希格斯玻色子与暗物质相互影响强度提供了最小的限制

发布时间：2022-10-19 10:12 所属栏目：16 来源：互联网

导读：英国科学家们一直在与全球科学家合作，以进一步揭示一种被称为希格斯玻色子的独特基本粒子如何与暗物质相互作用。在瑞士日内瓦的欧洲核研究组织CERN，物理学家团队帮助对有史以来最强大的粒子加速器大型强子对撞机（LHC）进行了实验分析。通过分析大型强子对

　　英国科学家们一直在与全球科学家合作，以进一步揭示一种被称为希格斯玻色子的独特基本粒子如何与暗物质相互作用。在瑞士日内瓦的欧洲核研究组织CERN，物理学家团队帮助对有史以来最强大的粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）进行了实验分析。通过分析大型强子对撞机上名为紧凑μ子螺线管CMS的通用探测器收集的数据，英国科学家寻找了希格斯玻色子的不可见衰变。他们获得了迄今为止最精确的结果，从而对暗物质的性质有了新的认识。

　　上个月在巴黎举行的第12届寻找希格斯会议上公布的结果，对暗物质与我们宇宙中正常物质的相互作用提供了最有力的限制。自10年前发现希格斯玻色子以来，欧洲核子研究中心的科学家通过研究希格斯玻色子衰变的不同方式，在测量和确定这种独特基本粒子的性质方面取得了迅速进展。

　　“希格斯玻色子不可见衰变的一个有趣的替代方案是衰变为一对暗物质粒子，希格斯玻色子负责标准模型基本粒子的质量。因此，我们有理由认为，它也会对目前尚未发现的暗物质粒子的质量负责。如果是这样的话，希格斯玻色子将与暗物质相互作用，这也说明它极可能会衰变为暗物质，这会显著增加不可见的希格斯玻色子衰变的速率。”科学家们解释说。

　　在大型强子对撞机上，希格斯玻色子可以以多种方式产生。新的测量结合了四种不同希格斯粒子产生模式的结果和七年来在不同质量中心能量下获得的数据，提供了迄今为止对不可见希格斯玻色子衰变最全面的研究。英国科学家尤其重点的研究了希格斯玻色子与一对顶夸克或W或Z玻色元的结合，以及所有通道的统计组合。

　　目前的实验精度离探测不可见的希格斯玻色子衰变的千分之一水平还有很长的距离。根据新的结果，CMS的科学家们预计能够将这种衰变发生的概率限制在百分之八以下，这是人类首次将希格斯粒子的不可见分支分数限制在10%以下。有趣的是，在分析数据时，物理学家只能将不可见的希格斯粒子衰变的概率限制在百分之15以下，换句话说，他们在数据中观察到的事件数量比纯标准模型背景过程中预期的稍多。

　　科学团队负责人表示：“在这一点上，数据中观察到的过剩并不是我们认为具有统计意义的。然而，这是一个诱人的暗示，特别是在ATLAS实验中也发现了类似的数据过剩。分析当前数据采集期间收集的数据将告诉我们，该分析中发现的微小过量是否得到证实。与此同时，我们在准备升级的高亮度大型强子对撞机的实验方面发挥着关键作用，该对撞机将于2029年开始运行，并提供大约10倍以上的数据，以便以更大的功率识别这些碰撞的精确性。”

　　另一位科学家总结道：“虽然这一新的测量结果并不表明LHC中暗物质的产生，但可以用来限制其性质，即暗物质与已知标准模型物质的相互作用强度。CMS的新结果对相对较轻的几个GeV的暗物质质量的相互作用强度提供了最强的限制，与其他方法相比，而对相对较小的GeV暗物质质量提供了最小的限制。”

（编辑：ASP站长网）