Fisikawan sedang memburu partikel yang sulit ditangkap yang mengayunkan kedua arah, dan jika mereka menemukannya, itu bisa menjelaskan beberapa hasil aneh yang ditemukan di penghancur atom di seluruh dunia.
Dalam fisika modern, materi dibagi pada tingkat paling dasar menjadi dua jenis partikel: Di satu sisi adalah quark, yang paling sering mengikat bersama untuk membentuk proton dan neutron, yang pada gilirannya membentuk inti atom. Di sisi lain adalah lepton. Ini termasuk yang lainnya dengan massa - dari elektron biasa hingga muon dan taus yang lebih eksotis, hingga neutrino yang hampir tidak terdeteksi. Dalam keadaan normal, partikel-partikel ini terutama menempel pada jenisnya sendiri; quark terutama berinteraksi dengan quark lainnya, dan lepton dengan lepton lainnya.
Tetapi fisikawan mencurigai ada lebih banyak partikel di luar sana. Lebih banyak lagi. Dan salah satu kelas partikel yang diusulkan itu disebut leptoquark. Jika ada, leptoquark akan menjembatani kesenjangan antara lepton dan quark, digabungkan dengan kedua jenis partikel. Tidak ada yang pernah menemukan bukti langsung untuk keberadaan leptoquark, tetapi para peneliti memiliki alasan untuk curiga mereka ada di luar sana. Pada bulan September, para eksperimentalis di Large Hadron Collider (LHC) menerbitkan hasil dari beberapa percobaan dalam jurnal pracetak arXiv yang dirancang untuk membuktikan atau menyangkal keberadaan mereka.
"Leptoquark telah menjadi salah satu ide yang paling menggiurkan untuk memperluas perhitungan kami, karena mereka memungkinkan untuk menjelaskan beberapa anomali yang diamati," kata Roman Kogler, seorang ahli fisika di LHC, dalam sebuah pernyataan.
Apa saja anomali itu? Eksperimen masa lalu di LHC, Fermilab, dan tempat lain telah menghasilkan hasil yang aneh, dengan lebih banyak "peristiwa" di mana partikel diciptakan daripada teori fisika dominan yang diprediksi. Leptoquarks, yang akan terurai menjadi partikel-partikel lain segera setelah penciptaannya, mungkin menjelaskan peristiwa-peristiwa ekstra itu.
Untuk berburu leptoquark, para peneliti di LHC menyaring volume data yang sangat besar. LHC menghancurkan proton bersama dengan energi yang sangat tinggi, dan harapannya adalah bahwa dari waktu ke waktu pola akan muncul dalam data dari tabrakan yang akan menunjukkan bahwa leptoquark kadang-kadang, sebentar muncul dalam kobaran kreatif.
Sejauh ini, kertas yang baru dirilis hanya mengesampingkan jenis leptoquark tertentu, menunjukkan bahwa leptoquark yang akan mengikat lepton dengan quark pada tingkat energi tertentu - belum muncul. Tetapi masih ada rentang energi yang luas untuk dijelajahi.
Yiming Zhong, seorang ahli fisika di Universitas Boston dan penulis utama makalah teori Oktober 2017 yang diterbitkan dalam The Journal of High Energy Physics berjudul The Leptoquark Hunter's Guide, mengatakan bahwa sementara itu menarik untuk melihat para peneliti LHC berburu leptoquarks, ia memikirkan visi mereka tentang partikel multicoupling terlalu sempit.
Fisikawan partikel membagi partikel-partikel materi tidak hanya menjadi lepton dan quark tetapi juga ke dalam kategori yang mereka sebut "generasi." Quark atas dan bawah, serta elektron dan neutrino elektron, adalah quark dan lepton generasi pertama. Generasi kedua termasuk pesona dan quark aneh, serta muon dan muon neutrino. Dan quark atas, quark bawah, taus, dan tau neutrino membentuk generasi ketiga, menurut CERN, Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir, yang mengoperasikan LHC. Partikel generasi pertama lebih ringan dan lebih stabil, sedangkan generasi kedua dan ketiga lebih masif dan berumur pendek.
Pencarian leptoquark yang diterbitkan oleh LHC semuanya menganggap bahwa leptoquark mengikuti aturan generasi yang mengatur partikel yang diketahui. Leptoquark generasi ketiga mungkin berpasangan dengan tau dan quark bawah. Generasi kedua mungkin berpasangan dengan muon dan quark aneh. Dan seterusnya.
Tetapi Zhong mengatakan kepada Live Science bahwa perburuan leptoquark lengkap harus mengasumsikan "leptoquark multigenerasi" bisa ada di luar sana, berayun liar mungkin dari elektron generasi pertama ke generasi bawah quark generasi ketiga. Dia mengatakan dia telah mendengar desas-desus bahwa para peneliti di luar sana siap untuk memulai pencarian seperti itu, tetapi tidak ada surat kabar yang dirilis dari LHC yang mencerminkan keterbukaan terhadap kemungkinan.
Sementara itu, leptoquark mungkin ada di luar sana, digabungkan secara singkat dengan partikel apa pun yang mereka pilih sebelum menghilang dalam sekejap. Atau mungkin juga tidak. Untuk saat ini, perburuan leptoquark masih berlangsung.
