No nível mais fundamental, a matéria é composta de dois tipos de partículas:léptons, como o elétron, e quarks, que se combinam para formar prótons, nêutrons e outras partículas compostas. Sob o modelo padrão da física de partículas, tanto os léptons quanto os quarks caem em três gerações de massa crescente. De outra forma, os dois tipos de partículas são distintos. Mas algumas teorias que estendem o Modelo Padrão prevêem a existência de novas partículas chamadas leptoquarks que unificariam quarks e leptons interagindo com ambos.

Em um novo jornal, a colaboração CMS relata os resultados de sua pesquisa mais recente por leptoquarks que interagiriam com quarks e leptons de terceira geração (os quarks superior e inferior, o tau leptão e o tau neutrino). Esses leptoquarks de terceira geração são uma possível explicação para uma série de tensões com o Modelo Padrão (ou "anomalias"), que foram vistas em certas transformações de partículas chamadas mésons B, mas ainda não foram confirmadas. Há, portanto, uma razão adicional para caçar essas partículas hipotéticas.

A equipe CMS procurou leptoquarks de terceira geração em uma amostra de dados de colisões próton-próton que foram produzidas pelo Large Hadron Collider (LHC) a uma energia de 13 TeV e foram registradas pelo experimento CMS entre 2016 e 2018. Especificamente, a equipe procurou por pares de leptoquarks que se transformam em um quark superior ou inferior e um tau lepton ou neutrino tau, bem como para leptoquarks individuais que são produzidos junto com um neutrino tau e se transformam em um quark top e um leptão tau.

Os pesquisadores do CMS não encontraram nenhuma indicação de que tais leptoquarks foram produzidos nas colisões. Contudo, eles foram capazes de estabelecer limites inferiores em sua massa:eles descobriram que tais leptoquarks precisariam ter pelo menos 0,98-1,73 TeV em massa, dependendo de seu spin intrínseco e da força de sua interação com um quark e um leptão. Esses limites são alguns dos mais estreitos ainda em leptoquarks de terceira geração, e eles permitem que parte da faixa de massa do leptoquark que poderia explicar as anomalias do mesão B seja excluída.

A busca por leptoquarks continua.