Los leptoquarks (LQ) son partículas hipotéticas que interactuarían con quarks y leptones . Los leptoquarks son bosones de tripletes de color que llevan números de leptones y bariones . Sus otros números cuánticos , como el espín , la carga eléctrica (fraccional) y el isospín débil varían entre las teorías. Los leptoquarks se encuentran en varias extensiones del modelo estándar , como las teorías tecnicolor , las teorías de unificación quark-lepton (p. Ej., Modelo Pati-Salam ) o GUT basadas en SU (5) ,SO (10) , E 6 , etc. Los leptoquarks se buscan actualmente en los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN .
En marzo de 2021, hubo algunos informes que insinuaban la posible existencia de leptoquarks como una diferencia inesperada en la forma en que los quarks de belleza se descomponen para crear electrones o muones. La medición se ha realizado con una significancia estadística de 3,1 σ , que está muy por debajo del nivel de 5σ que generalmente se considera un descubrimiento. [1]
Los leptoquarks, si existen, deben ser más pesados que todas las partículas elementales conocidas actualmente, de lo contrario, ya se habrían descubierto. Los límites inferiores experimentales actuales en la masa de LQ (dependiendo de su tipo) son alrededor de 1 TeV / c 2 (es decir, alrededor de 1000 veces más que la masa del protón ). Por definición, los leptoquarks se descomponen directamente en un quark y un leptón o un antileptón. Como la mayoría de las otras partículas elementales , viven muy poco tiempo y no están presentes en la materia ordinaria. Sin embargo, pueden producirse en colisiones de partículas de alta energía, como en colisionadores de partículas o derayos cósmicos que golpean la atmósfera terrestre.
Al igual que los quarks, los leptoquarks deben tener color y, por lo tanto, también deben interactuar con los gluones . Esta fuerte interacción de ellos es importante para su producción en colisionadores de hadrones (como Tevatron o LHC ).
Si existe un LQ con una carga dada, su antipartícula con una carga opuesta y que se descompondría en estados conjugados a los enumerados anteriormente, también debe existir.
Un leptoquark con una carga eléctrica determinada puede, en general, interactuar con cualquier combinación de un leptón y un quark con cargas eléctricas determinadas (esto produce hasta 3 × 3 = 9 interacciones distintas de un solo tipo de LQ). Sin embargo, las búsquedas experimentales generalmente asumen que solo uno de esos "canales" es posible. Especialmente, un leptoquark cargado de 2/3 que se descompone en un electrón y un quark d se denomina "LQ de primera generación ", un leptoquark que se descompone en un quark s y un muón es un "LQ de segunda generación", etc. Sin embargo, la mayoría de las teorías no lo hacen. aportan mucha motivación teórica para creer que los LQ tienen una sola interacción y que la generación del quark y el leptón involucrados es la misma.[2]