Fysiker jakter på en svårfångad partikel som svänger båda vägarna, och om de hittar den, kan det förklara flera bisarra resultat som finns hos atomspridare runt om i världen.
I modern fysik delas materien på sin mest grundläggande nivå upp i två typer av partiklar: Å ena sidan är kvarkar, som oftast binder samman för att bilda protoner och neutroner, som i sin tur utgör atomerna. Å andra sidan är leptoner. Dessa inkluderar allt annat med massa - från vanliga elektroner till de mer exotiska muoner och taus, till svaga, nästan oupptäckliga neutriner. Under normala omständigheter håller sig dessa partiklar främst på sitt eget slag; kvarkar interagerar främst med andra kvarkar och leptoner med andra leptoner.
Men fysiker misstänker att det finns fler partiklar där ute. Mycket mer. Och en av de föreslagna klasserna av partiklar kallas leptoquark. Om de finns, skulle leptoquarks överbrygga klyftan mellan leptoner och kvarkar, kopplade till båda typer av partiklar. Ingen hittade någonsin direkt bevis för förekomsten av leptoquarks, men forskare har anledning att misstänka att de är ute. I september publicerade experimentella experter på Large Hadron Collider (LHC) resultaten från flera experiment i förtryckstidsskriftet arXiv som utformats för att antingen bevisa eller motbevisa deras existens.
"Leptoquarks har blivit en av de mest lockande idéerna för att utvidga våra beräkningar, eftersom de gör det möjligt att förklara flera observerade avvikelser," sa Roman Kogler, en fysiker vid LHC, i ett uttalande.
Bara vad är dessa avvikelser? Tidigare experiment vid LHC, Fermilab och på andra håll har visat konstiga resultat, med fler "händelser" där partiklar skapades än de dominerande fysiksteorierna förutspådde. Leptoquarks, som skulle bryta ner i duschar av andra partiklar strax efter skapandet, kan förklara de extra händelserna.
För att jaga leptoquarken, forskar vid LHC genom stora mängder data. LHC krossar ihop protoner med extremt höga energier, och hoppet är att över tid mönster kommer att dyka upp i uppgifterna från de kollisioner som skulle visa att leptoquarks ibland, kort visas i den kreativa branden.
Hittills har nyligen släppta artiklar endast uteslutit vissa typer av leptoquarks, som visar att leptoquarks som skulle binda leptoner till kvarkar på särskilda energinivåer - ännu inte har framkommit. Men det finns fortfarande stora energiområden att utforska.
Yiming Zhong, en fysiker vid Boston University och medförfattare för en teoretisk artikel i oktober 2017 publicerad i The Journal of High Energy Physics med titeln The Leptoquark Hunter's Guide, sa att det är spännande att se LHC-forskare jaga leptoquarks, men han tror att deras vision om multikopplingspartikeln är för smal.
Partikelfysiker delar upp ämnespartiklar inte bara i leptoner och kvarkar utan också i kategorier som de kallar "generationer". De upp och ner kvarkarna, liksom elektron- och elektronneutrino, är "första generationens" kvarkar och leptoner. Den andra generationen inkluderar charm och konstiga kvarkar, såväl som muoner och muonneutrino. Och toppkvarkar, bottenkvarkar, taus och tauneutrinoer utgör den tredje generationen, enligt CERN, European Organization for Nuclear Research, som driver LHC. Första generationens partiklar är lättare och mer stabila, medan andra och tredje generationen är mer massiva och kortlivade.
Leptoquark-sökningarna publicerade av LHC antar alla att leptoquarks följer generationsregler som styr de kända partiklarna. En tredje generationens leptoquark kanske kan kopplas ihop med en tau och en bottenkvark. En andra generationen skulle kunna koppla ihop med en muon och en konstig kvark. Och så vidare.
Men Zhong berättade för Live Science att varje fullständig leptoquark-jakt måste anta att "multigeneration leptoquarks" skulle kunna finnas där ute och svänga vilt kanske från första generationens elektron till tredje generationens bottenkvarkar. Han sa att han hade hört rykten om att forskare där ute är redo att inleda en sådan sökning, men att inget av de papper som ännu har släppts från LHC återspeglar den öppenheten för möjligheten.
Under tiden kan leptoquarks finnas där ute, koppla ihop kort med de partiklar de väljer innan de försvinner på ett snabbt. Eller så kanske de inte. För tillfället är leptoquark-jakten fortfarande på.
