30-06-2023
Лептокварки — это группа гипотетических частиц, переносящих информацию между кварками и лептонами определённого поколения, за счёт обмена которыми кварки и лептоны могут взаимодействовать и переходить друг в друга. Лептокварки представляют собой цветовой триплет калибровочных бозонов, несущих как лептонный, так и барионный заряды. Они встречаются в различных расширениях Стандартной модели, таких как теории техницвета или Теории Великого объединения, основанные на модели Пати—Салама, SU(5) или E6. Их квантовые числа, такие как спин, (дробный) электрический заряд и слабый изоспин различаются в зависимости от теории.
Лептокварки, которые по предсказаниям теории должны быть примерно такими же тяжёлыми, как и атом свинца, могут рождаться только при высоких энергиях и должны быстро распадаться. К примеру, третье поколение лептокварков может распадаться на b-кварк и тау-лептон. Некоторые теоретики предполагают, что «лептокварк», который наблюдали HERA и DESY может быть новой силой, связывающей позитроны и кварки, или представляет собой преоны, обнаруженные при высоких энергиях.[1] В теории лептокварков можно будет найти объяснение причины существования трёх поколений материи. Кроме того, есть надежда, что теория лептокварков поможет объяснить, почему существует равное число лептонов и кварков, а также множество других сходств между лептонным и кварковым секторами. При высоких энергиях, когда лептоны, нечувствительные к сильному взаимодействию, и кварки, которые не могут быть наблюдены раздельно из-за сильного взаимодействия, становятся одним и тем же объектом: они могут образовывать более фундаментальную частицу и описываться более высокой симметрией. Могли бы существовать три типа лептокварков, состоящих из лептонов и кварков каждого поколения.
Для поиска лептокварков высших поколений предлагается проект LHeC по добавлению электронного кольца к существующему протонному кольцу на БАК, чтобы проводить столкновения пучков протонов и электронов.[2]
В 1997 году избыток событий на ускорителе HERA произвёл переполох в сообществе физики элементарных частиц, поскольку одно из /возможных объяснений произошедшего включало лептокварки. Однако, поздние исследования, произведённые как на HERA, так и на Теватроне с бо́льшими выборками данных исключили эту возможность для масс лептокварка вплоть до 275—325 ГэВ.[3] Также проводился поиск второго поколения лептокварков, которое не было обнаружено.[4] Для того чтобы доказать существование лептокварков, необходимы чрезвычайно большие энергетические потери, приписываемые нейтрино. Вероятно, что рождение лептокварков могло бы маскироваться под рождение массивных кварков.[5]
Лептокварк.