Λεπτοκουάρκς και Winos.

Το 1994, μια ομάδα φυσικών παρατηρούσε μετωπικές συγκρούσεις ηλεκτρονίων με πρωτόνια στο εργαστήριο DESY στο Αμβούργο, όταν είδε ένα ηλεκτρόνιο προφανώς να μετατρέπεται στο βαρύτερο ομόλογό του λεπτόνιο, το μιόνιο. Βεβαίως, ένας τέτοιος μετασχηματισμός είναι αδιανόητος στο καθιερωμένο μοντέλο. Τι συνέβη λοιπόν;

Μια πιθανότητα είναι ότι οι συγκρούσεις δημιούργησαν ένα βαρύ σωματίδιο γνωστό ως λεπτοκουάρκ. Στο καθιερωμένο μοντέλο, τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια είναι πολύ διαφορετικά είδη σωματιδίων, πέρα ​​από τις δυνάμεις που αισθάνονται. Τα πρωτόνια και τα...
παρόμοια του σωματίδια είναι σύνθετα, φτιάχνονται με ένα συνδυασμό των κουάρκ κάτω από την επίδραση της ισχυρής δύναμης. Τα σωματίδια όμως, όπως είναι τα ηλεκτρόνια και τα μιόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια, γνωστά ως λεπτόνια, που δεν αισθάνονται την ισχυρή δύναμη.

Οι μεγάλες θεωρίες ενοποίησης στοχεύουν να ενοποιήσουν τις τρείς από τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης σε μία. Σε ορισμένες θεωρίες, όταν ένα ηλεκτρόνιο κτυπά ένα πρωτόνιο, στον επιταχυντή HERA του DESY, τα λεπτοκουάρκς μπορούν να σχηματιστούν και να διασπαστούν αμέσως σε ένα μιόνιο και ένα κουάρκ. «Ο επιταχυντής HERA φαινόταν ένα καλό μέρος για να φτιαχτεί ένα λεπτοκουάρκ,» λέει ο John Ellis, ένας θεωρητικός φυσικός στο Βασιλικό Κολλέγιο του Λονδίνου.

Στο γεγονός αυτό, δεν βρέθηκαν κι άλλες πρόσθετες παρατηρήσεις που να το επιβεβαιώνουν, οπότε ο ενθουσιασμός έσβησε. Ωστόσο, το δέλεαρ των μεγάλων ενοποιημένων θεωριών παραμένει – και η αναζήτηση συνεχίζεται σήμερα για τα λεπτοκουάρκς στον LHC.

Winos και Zinos

Τα Winos εμφανίζονται στην υπερσυμμετρία, μια μεγάλη θεωρητική κατασκευή που ‘μπαλώνει’ μερικές από τις διαρθρωτικές αδυναμίες του Καθιερωμένου Μοντέλου υπαινισσόμενη ότι κάθε γνωστό σωματίδιο του κόσμου αυτού έχει ένα – ακόμη άγνωστο έως σήμερα – και σε γενικές γραμμές βαρύτερα εταίρο.

Τα Winos και Zinos θεωρούνται σαν υπερ-εταίροι των μποζονίων W και Z αντίστοιχα, που είναι τα σωματίδια φορείς της ασθενούς πυρηνικής δύναμης στην SU(2) θεωρίας βαθμίδας.

Τα φερμιόνια, για παράδειγμα, είναι μια κατηγορία σωματιδίων του καθιερωμένου μοντέλου που αγκαλιάζει τα δομικά στοιχεία της ύλης – τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ – μαζί με τα σωματίδια-φάντασμα: τα νετρίνα. Στην υπερσυμμετρία, όλα αυτά τα φερμιόνια έχουν ξαδέλφια που λέγονται "s-φερμιόνια" : s-ηλεκτρόνια, s-νετρίνα και τα s-quarks. Η άλλη κύρια ομάδα του στάνταρτ μοντέλου, που είναι οι φορείς των δυνάμεων δηλαδή τα μποζόνια, έχουν εταίρους που το όνομα τους λήγει σε -ino: φωτίνο για το φωτόνιο, γκλουίνα (gluinos) για τα γκλουόνια, και ούτω καθεξής. Ως εκ τούτου, τα Winos είναι οι εταίροι των μποζονίων W, σωματίδια που μεταδίδουν την ασθενή πυρηνική δύναμη.

Σύμφωνα με την υπερσυμμετρία, όλα τα s-φερμιόνια είναι μποζόνια και όλα τα "μποζίνα" είναι φερμιόνια. Αν αυτό σας μπερδεύει, μην ανησυχείτε: στον LHC δεν έχουν ακόμη εμφανιστεί τα αναμενόμενα υπερσυμμετρικά σωματίδια. Για πολλούς σωματιδιακούς φυσικούς και κοσμολόγους η έλλειψη των Winos θα ήταν ένας σοβαρός πονοκέφαλος, καθώς τα υπερσυμμετρικά σωματίδια παρέχουν μια έτοιμη συνταγή για τη σκοτεινή ύλη που συνδέει μαζί τους γαλαξίες.

ΠΙΝΑΚΑΣ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΤΟΥ ΚΑΘΙΕΡΩΜΕΝΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

Πηγή: New Scientist
(από physics4u)