科學(xué)家知道暗物質(zhì)在那里，但不知道暗物質(zhì)是由什么構(gòu)成。這大致概括了科學(xué)家對暗物質(zhì)的認(rèn)識。這一認(rèn)識來自于對宇宙的觀察，它表明暗物質(zhì)比普通物質(zhì)多5到6倍。一種觀點是暗物質(zhì)是由相互作用的暗粒子組成，它們通過一種叫做暗光子的介質(zhì)粒子相互作用，暗光子的命名類似于普通光子作為帶電粒子之間的介質(zhì)。暗光子也會與粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型所描述的已知粒子(包括希格斯玻色子)發(fā)生微弱的相互作用。
在墨西哥普埃布拉舉行的大型強子對撞機物理(LHCP)會議上，CMS合作小組報告了他們對暗光子的新研究結(jié)果。這次合作使用了大型強子對撞機第二次運行時收集的大型質(zhì)子-質(zhì)子碰撞數(shù)據(jù)集，以尋找希格斯玻色子可能轉(zhuǎn)化或“衰變”為光子和無質(zhì)量暗光子的實例。著重研究了玻色子和Z玻色子一起產(chǎn)生的情況，Z玻色子本身會衰變?yōu)殡娮踊蛩鼈兊妮^重的表親介子。這種情況預(yù)計極其罕見，要找到它們，需要推斷出潛在暗光子的存在
（博科園-圖示）對撞機質(zhì)子-質(zhì)子碰撞事件，特征是一個介子-反介子對(紅色)，一個光子(綠色)和巨大的橫向動量丟失。圖片：CERN
而粒子探測器是看不到的。為此，研究人員將檢測到的粒子在橫向方向上的動量(即與質(zhì)子對撞光束成直角)相加，然后找出所有缺失的動量，以使總動量為零，這種缺失的橫向動量表明有一種未被探測到的粒子。但要區(qū)分可能存在的暗光子和已知粒子還有一個步驟。這需要估計衰變?yōu)樘綔y到的光子和未探測到粒子的質(zhì)量。如果丟失的橫向動量是由希格斯玻色子衰變產(chǎn)生的暗光子攜帶
那么這個質(zhì)量應(yīng)該與希格斯玻色子質(zhì)量相對應(yīng)。CMS的合作研究采用了這種方法，但沒有發(fā)現(xiàn)暗光子的信號。然而，這次研究為信號被發(fā)現(xiàn)的可能性設(shè)定了上限。另一個零結(jié)果嗎？是的，但是像這樣的結(jié)果以及在普埃布拉會議上發(fā)表關(guān)于超對稱性的阿特拉斯結(jié)果，雖然沒有發(fā)現(xiàn)新的粒子或者排除它們的存在，但是對于指導(dǎo)未來的研究工作，無論是實驗的還是理論，都是非常需要的。
博科園｜研究/來自：歐洲核子研究中心（CERN）/Ana Lopes/Accelerating science
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