Leptoquark

Leptoquarks sind hypothetische, massereiche Teilchen, die in einer Reihe von GUT-Modellen (GUT = Grand Unified Theory, Große vereinheitlichte Theorie) jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik als Austauschteilchen gefordert werden. Es handelt sich um gebundene Zustände aus Leptonen und Quarks. Ihre Existenz ermöglicht die Umwandlung von Leptonen in Quarks und umgekehrt und erklärt die Gleichheit der Ladung von Proton und Elektron.

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Man nimmt an, dass Leptoquarks nur in einer sehr kurzen Periode am Anfang des Universums existiert haben, am Ende der GUT-Ära kurz nach dem Urknall. Dann zerfielen sie in Quarks und Leptonen und bildeten, den Theorien entsprechend, die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie aus.

Solche Teilchen wurden bislang nicht gesichert in Experimenten nachgewiesen. Am HERA-Collider des deutschen Teilchenbeschleunigerzentrums DESY wurden bereits in den 1990er Jahren Protonen und Elektronen mit hohen Energien zur Kollision gebracht. Dabei trifft ein Lepton (das Elektron) auf die Quarks im Proton und es könnten, bei ausreichender Energie, Leptoquarks direkt aus einem Zusammenschluss beider Teilchen entstehen. Es ist allerdings nicht klar, ob die Experimente H1 und ZEUS bei der Fusion von Elektronen mit Quarks die Entstehung von Leptoquarks mit einer Masse um 200 GeV wirklich beobachtet haben.