I fisici hanno stabilito nuovi confini per la massa di leptoquark

Al suo livello più fondamentale, la materia è composta da due tipi di particelle: leptoni, come un elettrone, e quark, che insieme formano protoni, neutroni e altre particelle costituenti.

Secondo il modello standard della fisica delle particelle, sia i leptoni che i quark sono divisi in tre generazioni con massa crescente. Altrimenti, questi due tipi di particelle sono diversi. Ma alcune teorie che estendono il Modello Standard prevedono l'esistenza di nuove particelle chiamate leptoquark, che combineranno quark e leptoni interagendo con entrambi.

Un nuovo articolo della collaborazione CMS riporta i risultati di una recente ricerca di leptoquark che interagiranno con quark e leptoni di terza generazione (quark up e down, leptone tau e neutrini tau).

Tali leptoquark di terza generazione sono una possibile spiegazione per le molte contraddizioni con il Modello Standard (o "anomalie") che sono state osservate in certe trasformazioni di particelle, chiamate mesoni B, ma non sono state ancora confermate. Quindi, c'è un motivo in più per cercare queste ipotetiche particelle.

Il team CMS ha cercato leptoquark di terza generazione in un campione di dati di collisione protone-protone che sono stati prodotti presso il Large Hadron Collider (LHC) a 13 TeV e sono stati rilevati nell'esperimento CMS tra il 2016 e il 2018.

I fisici hanno studiato coppie di leptoquark, che possono trasformarsi in un quark up o down e un leptone tau o neutrino tau, nonché singoli leptoquark, che si formano insieme a un neutrino tau e si trasformano in un quark up e un leptone tau.

Finora, i ricercatori del CMS non hanno trovato alcuna indicazione che tali leptoquark si siano formati da collisioni.

Tuttavia, sono stati in grado di stabilire un limite di massa inferiore: hanno scoperto che tali leptoquark devono avere una massa di almeno 0,98-1,73 TeV, a seconda del loro spin e della forza della loro interazione con il quark e il leptone. Questi vincoli sono tra i più severi per i leptoquark di terza generazione e consentono di escludere parte dell'intervallo di massa del leptoquark che potrebbe spiegare le anomalie del mesone B.

La ricerca di leptoquark continua.