暗物質？對撞機尋找來自希格斯玻色子的暗光子！

科學家知道暗物質在那裡，但不知道暗物質是由什麼構成。這大致概括了科學家對暗物質的認識。這一認識來自於對宇宙的觀察，它表明暗物質比普通物質多5到6倍。一種觀點是暗物質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粒子相互作用，暗光子的命名類似於普通光子作為帶電粒子之間的介質。暗光子也會與粒子物理標準模型所描述的已知粒子(包括希格斯玻色子)發生微弱的相互作用。

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子-質子碰撞數據集，以尋找希格斯玻色子可能轉化或「衰變」為光子和無質量暗光子的實例。著重研究了玻色子和Z玻色子一起產生的情況，Z玻色子本身會衰變為電子或它們的較重的表親介子。這種情況預計極其罕見，要找到它們，需要推斷出潛在暗光子的存在

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(即與質子對撞光束成直角)相加，然後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。這需要估計衰變為探測到的光子和未探測到粒子的質量。如果丟失的橫向動量是由希格斯玻色子衰變產生的暗光子攜帶

那麼這個質量應該與希格斯玻色子質量相對應。CMS的合作研究採用了這種方法，但沒有發現暗光子的信號。然而，這次研究為信號被發現的可能性設定了上限。另一個零結果嗎？是的，但是像這樣的結果以及在普埃布拉會議上發表關於超對稱性的阿特拉斯結果，雖然沒有發現新的粒子或者排除它們的存在，但是對於指導未來的研究工作，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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