Al livello più fondamentale, la materia è composta da due tipi di particelle:leptoni, come l'elettrone, e quark, che si combinano per formare protoni, neutroni e altre particelle composite. Sotto il modello standard della fisica delle particelle, sia i leptoni che i quark cadono in tre generazioni di massa crescente. Altrimenti, i due tipi di particelle sono distinti. Ma alcune teorie che estendono il Modello Standard prevedono l'esistenza di nuove particelle chiamate leptoquark che unificherebbero quark e leptoni interagendo con entrambi.

In un nuovo documento, la collaborazione CMS riporta i risultati della sua ultima ricerca di leptoquark che interagirebbero con quark e leptoni di terza generazione (i quark top e bottom, il tau leptone e il tau neutrino). Tali leptoquark di terza generazione sono una possibile spiegazione per una serie di tensioni con il Modello Standard (o "anomalie"), che sono state viste in certe trasformazioni di particelle chiamate mesoni B ma devono ancora essere confermate. C'è quindi un motivo in più per dare la caccia a queste ipotetiche particelle.

Il team CMS ha cercato i leptoquark di terza generazione in un campione di dati di collisioni protone-protone che sono state prodotte dal Large Hadron Collider (LHC) a un'energia di 13 TeV e sono state registrate dall'esperimento CMS tra il 2016 e il 2018. In particolare, il team ha cercato coppie di leptoquark che si trasformano in un quark top o bottom e un leptone tau o neutrino tau, così come per singoli leptoquark che vengono prodotti insieme a un neutrino tau e si trasformano in un quark top e un leptone tau.

I ricercatori del CMS non hanno trovato alcuna indicazione che tali leptoquark siano stati prodotti nelle collisioni. Però, sono stati in grado di fissare limiti inferiori alla loro massa:hanno scoperto che tali leptoquark avrebbero dovuto avere una massa di almeno 0,98-1,73 TeV, a seconda del loro spin intrinseco e della forza della loro interazione con un quark e un leptone. Questi limiti sono tra i più stretti finora sui leptoquark di terza generazione, e consentono di escludere parte dell'intervallo di massa dei leptoquark che potrebbe spiegare le anomalie del mesone B.

La ricerca dei leptoquark continua.