希格斯玻色子或能在LHC中衰變成暗物質 科學家正尋找答案

2020-12-04 王敏說科技

據計算,暗物質是普通物質的約5倍,但是人們尚未直接發現它。許多不同類型的實驗都試圖找到它,現在歐洲核研究中心(CERN)參與了搜索,他們正在測試著名的希格斯玻色子是否會衰變成暗物質。

大型強子對撞機(LHC)以驚人的速度碰撞粒子,以探索宇宙的奧秘。在這種情況下,通常會產生新的奇異粒子,這使科學家們有一個短暫的機會來研究幾乎不可能自然遇到的事物。

大型強子對撞機最突破的發現之一是希格斯玻色子,發現於2012年。這個長期存在的假設粒子是粒子物理學標準模型的最後難題,人們相信它為其他基本粒子創造了獲得質量的方法。

自從發現希格斯玻色子以來,科學家就用它來探索其他粒子物理學的奧秘。希格斯玻色子將迅速衰減成其他粒子。此外,設備可能無法直接檢測到某些顆粒。

但是,在這種情況下,未檢測比檢測更令人興奮。由於某些類型的粒子不太可能與普通物質相互作用,因此,如果希格斯玻色子會產生此類粒子,它們將漂浮並忽略碰撞牆的存在。然後,科學家將注意到殘骸中缺乏能量,並能夠推斷出有關「隱形」粒子的某些信息。

如果希格斯玻色子衰變成四個中微子,只有不可見的衰變產物符合標準模型,但這極不可能,而且發生的可能性僅為0.1%。

看不見的粒子之一可能是暗物質。據說,這種奇怪的物質滲透到宇宙中並有效地將宇宙凝聚在一起,但它仍然非常難以捉摸。它的引力影響是顯而易見的,但似乎並沒有反射或發出任何類型的光。

考慮到希格斯玻色子在「賦予」粒子質量中的作用,並且暗物質只能通過其質量來檢測,因此兩個粒子應該相互作用。因此,在這項新研究中,科學家與歐洲核子研究組織的ATLAS合作,開始檢查希格斯玻色子是否正在腐爛成暗物質。

該團隊檢查了LHC的第二次運行(2015年至2018年)的整個數據集。在這三年中,發生了約100萬億次碰撞。研究人員在所有這些數據中發現,在標準模型的已知過程中,不可見粒子事件未超過背景值。在這方面,研究小組可以將希格斯玻色子衰變成不可見粒子的頻率上限降低-不超過13%的機會。這聽起來似乎更有可能,但是它是從以前的模型派生而來的,他們認為這種情況最多可能發生30%。

研究人員說,儘管這次他們沒有發現任何暗物質的跡象,但這項工作仍然有助於限制該物質的性質。在這個實驗和許多其他試圖找到它的實驗之間,暗物質可能不再隱藏。否則人類將越來越接近意識到它不存在,因此現在需要對所使用的模型進行調整。無論如何,搜索都將繼續。

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