在大型强子对撞机上,希格斯玻色子被检测为暗物质的来源

时间:2020-06-02 22:07 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

在大型强子对撞机上,希格斯玻色子被检测为暗物质的来源

据计算,暗物质比普通物质常见约5倍——然而,我们仍然没有直接探测到它。许多不同类型的实验都在试图找到它,现在欧洲核子研究中心(CERN)也加入了搜寻的行列,测试著名的希格斯玻色子是否能衰变为暗物质。

大型强子对撞机(LHC)以惊人的速度将粒子撞在一起,探索宇宙的秘密。在这样做的过程中,新的和奇异的粒子常常被创造出来,给了科学家一个短暂的机会去研究那些几乎不可能自然遇到的东西。

LHC最具突破性的发现之一是2012年发现的希格斯玻色子。这个长期假设的粒子是粒子物理标准模型的最后一块拼图,它被认为创造了其他基本粒子获得质量的方法。

自从希格斯玻色子被发现以来,科学家们就利用它来探索其他粒子物理学之谜。玻色子会迅速衰变为其他粒子,据预测,其中一些粒子可能无法被设备直接探测到。

但在这种情况下,不检测比检测更令人兴奋。某些类型的粒子不太与普通物质相互作用,所以如果希格斯玻色子产生这样的粒子,它们就会飘走,忽略对撞机的壁。然后,科学家们会注意到残骸中缺少的能量,并能够推断出一些关于“看不见的”粒子的事情。

只有一个看不见的衰变产物符合标准模型——如果希格斯玻色子衰变为四个中微子——但这是极不可能的,可能性约为0.1%。这意味着,如果没有探测到任何规律,我们可能会偶然发现新的粒子。

其中一种看不见的粒子可能是暗物质。据说,这种奇怪的物质渗透到宇宙中,有效地将宇宙聚集在一起——但它仍然难以捉摸。它的引力影响很明显,但它似乎不反射或发射任何一种光。

考虑到希格斯玻色子在“赋予”粒子质量方面的作用,以及暗物质只有通过其质量才能被检测到,这两种粒子应该相互作用。因此,在新的研究中,科学家们与欧洲核子研究中心的阿特拉斯合作,开始检查希格斯玻色子是否正在衰变为暗物质。

该团队检查了LHC第二次运行的整个数据集,这次运行发生在2015年到2018年之间。这大约是100千万亿次碰撞。在所有这些数据中,研究人员发现,在标准模型的已知过程中,不可见的粒子事件并没有超出背景值。

据此,研究小组能够缩小希格斯玻色子衰变为不可见粒子的频率上限——不超过13%的几率。这听起来可能很多,但这是从以前的模型中得出的,以前的模型认为这种情况可能发生的频率高达30%。

研究人员说,尽管这次他们没有发现任何暗物质的迹象,但这项工作仍然有助于限制这种物质的性质。在这个实验和其他许多试图寻找它的实验之间,暗物质可能已经没有藏身之处了。或者,我们只是越来越接近于意识到它并不存在,我们的模型需要调整。不管怎样,搜索仍在继续。

这项研究在大型强子对撞机研讨会上发表,并在网上发表。

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