上帝粒子是否会衰变成暗物质?
2022-09-21 16:46:47 来源:
发现希格斯玻色子(俗称上帝粒子)的科学家们已经将目光对准了更大的猎物——暗物质。
欧洲大型强子对撞机(Large Hadron Collider)的超环面仪器(Atlas)团队和紧凑 子线圈(CMS)团队正在研究一个假设,即希格斯玻色子可能会衰变成据认为占到宇宙物质80%的神秘粒子。
这与上世纪70年代提出的标准模型(Standard Model)大相径庭。标准模型预言了一个亚原子“粒子园”(particle zoo)。自从三年前发现希格斯玻色子以来,那个粒子园已经得到了补充完善。
然而,虽然标准模型大获成功,但它没有对防止星系分崩离析的引力作出解释。
还有一个问题,那就是希格斯玻色子的质量较低,只有某些研究人员眼中正常质量的千万亿分之几。
要解决后一个问题,一个流行观点涉及到超对称性,也就是标准模型中的每一种粒子都有一个(目前还未发现的)超对称伙伴粒子。
瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)和比利时自由大学(Universite Libre)的克里斯托弗·彼得森(Christoffer Petersson)博士就致力于此。他和两位同事根据超对称性提出了一个新模型,预言希格斯玻色子的一小部分将衰变成一个光子和一对引力微子,也就是先前没有发现的暗物质粒子。
“如果这个模型是正确的,那么它将彻底改变我们对自然界基本粒子的认知。”彼得森说。他指出,暗物质和希格斯玻色子之间的关联是“有趣的特性”。
几十年来,全球各地的物理学家提出了各种各样的观点来解释暗物质,但进行实验才能说明一切。
“这是粒子物理学理论家的梦想。”彼得森说,“大型强子对撞机是测试这个模型的唯一去处。”
到目前为止,上述两支团队尚未收集到足够多的数据,无法对那个假设作出结论,可能还需要数年时间。
在目前观测到的唯一一次希格斯玻色子衰变中,上帝粒子分解成了四个 介子。
大型强子对撞机因为进行两年来的例行升级而暂时关闭,将在今年春天重启,再次开始粉碎原子。
“但我们已经如火如荼地展开了新的研究,正在通过其他的方法用更多的数据来测试他的模型。”紧凑 子线圈研究人员泽伊纳普·德米拉格利(Zeynap Demiragli)对《科技时报》(Tech Times)说。
彼得森、阿尔伯托·罗曼格诺尼(Alberto Romagnoni)和里卡多·托里(Riccardo Torre)在2012年发表于《高能物理杂志》(Journal of High Energy Physics)的一篇论文中提出了他们的假设。
他们在这篇文章中预言,希格斯玻色子将衰变成一个光子和两个引力微子。引力微子是假设性粒子,支持者认为它们是暗物质粒子。
大型强子对撞机重启后,研究团队也将寻找其他的超对称粒子,包括胶微子。
译 于波 校 丁盈幸
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