上帝粒子是否會衰變成暗物質?
2022-09-21 16:46:47 來源:
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發現希格斯玻色子(俗稱上帝粒子)的科學家們已經將目光對準了更大的獵物——暗物質。
歐洲大型強子對撞機(Large Hadron Collider)的超環面儀器(Atlas)團隊和緊湊 子線圈(CMS)團隊正在研究一個假設,即希格斯玻色子可能會衰變成據認為占到宇宙物質80%的神秘粒子。
這與上世紀70年代提出的標準模型(Standard Model)大相徑庭。標準模型預言了一個亞原子“粒子園”(particle zoo)。自從三年前發現希格斯玻色子以來,那個粒子園已經得到了補充完善。
然而,雖然標準模型大獲成功,但它沒有對防止星系分崩離析的引力作出解釋。
還有一個問題,那就是希格斯玻色子的質量較低,只有某些研究人員眼中正常質量的千萬億分之幾。
要解決后一個問題,一個流行觀點涉及到超對稱性,也就是標準模型中的每一種粒子都有一個(目前還未發現的)超對稱伙伴粒子。
瑞典查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)和比利時自由大學(Universite Libre)的克里斯托弗·彼得森(Christoffer Petersson)博士就致力于此。他和兩位同事根據超對稱性提出了一個新模型,預言希格斯玻色子的一小部分將衰變成一個光子和一對引力微子,也就是先前沒有發現的暗物質粒子。
“如果這個模型是正確的,那么它將徹底改變我們對自然界基本粒子的認知。”彼得森說。他指出,暗物質和希格斯玻色子之間的關聯是“有趣的特性”。
幾十年來,全球各地的物理學家提出了各種各樣的觀點來解釋暗物質,但進行實驗才能說明一切。
“這是粒子物理學理論家的夢想。”彼得森說,“大型強子對撞機是測試這個模型的唯一去處。”
到目前為止,上述兩支團隊尚未收集到足夠多的數據,無法對那個假設作出結論,可能還需要數年時間。
在目前觀測到的唯一一次希格斯玻色子衰變中,上帝粒子分解成了四個 介子。
大型強子對撞機因為進行兩年來的例行升級而暫時關閉,將在今年春天重啟,再次開始粉碎原子。
“但我們已經如火如荼地展開了新的研究,正在通過其他的方法用更多的數據來測試他的模型。”緊湊 子線圈研究人員澤伊納普·德米拉格利(Zeynap Demiragli)對《科技時報》(Tech Times)說。
彼得森、阿爾伯托·羅曼格諾尼(Alberto Romagnoni)和里卡多·托里(Riccardo Torre)在2012年發表于《高能物理雜志》(Journal of High Energy Physics)的一篇論文中提出了他們的假設。
他們在這篇文章中預言,希格斯玻色子將衰變成一個光子和兩個引力微子。引力微子是假設性粒子,支持者認為它們是暗物質粒子。
大型強子對撞機重啟后,研究團隊也將尋找其他的超對稱粒子,包括膠微子。
譯 于波 校 丁盈幸
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