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发表于 2019-4-25 21:22:41
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在最新的一项研究报告中,理论物理学家们表示,他们有了一个寻找理论粒子的新计划,因为到目前为止,理论粒子还没有被观测到。而这些被称为长寿粒子(LLPs)的粒子,可能是了解暗物质和暗能量的一扇窗户。
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我们知道暗物质和暗能量加起来占宇宙的95%。暗物质对普通物质施加引力,而暗能量被认为是导致宇宙膨胀加速的原因。马里兰大学博士后研究员刘震说,这两种物质都无法直接观测到,而且它们与宇宙发光物质之间的任何相互作用都是微弱的,简单来说,它们不和我们沟通,所以我们需要方法找到它们并和它们沟通。
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但长寿粒子可能会为黑暗世界提供一种与光明世界沟通的方式。刘震和他的同事们认为,通过调整世界上最大的原子加速器——瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机(LHC)的一些探测器,物理学家或许能够找到它们。
“黑暗世界”,也被称为“隐藏区”,描述了一组超越物理标准模型的假想粒子。(标准模型解释了质子、中子、电子以及所有伴随它们而来的奇怪亚原子粒子,如夸克、介子、中微子和希格斯玻色子。)
刘震说,如果所有的“正常”物质都在一个山谷里,那么黑暗世界就在一个平行的山谷里。要爬上那座山脊需要耗费大量的能量,所以黑暗世界谷中的粒子相互作用强烈,但只与山的另一边的粒子有轻微的相互作用。但有些粒子可能能够通过一个叫做量子隧穿的过程,从黑暗世界穿过能量屏障,进入我们通常遇到的那个世界。这些粒子可能不会是与质子或中子等稳定粒子等价的暗物质,但可能更类似于更不稳定的标准模型粒子。
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研究人员感兴趣的是那些隧穿粒子。但是,芝加哥大学的理论物理学家王连涛说,这些粒子,如果它们存在的话,是非常罕见的。大型强子对撞机以令人目眩的速度相互抛出质子,每秒产生10亿次碰撞。这些碰撞将质子粉碎成大量已知的标准模型粒子。对于寻找隐藏区域的科学家来说,所有这些粒子都只是噪音。而他们感兴趣的粒子可能十年才出现几次。
这是一条新的道路,但是一切都取决于正确的时机。与大型强子对撞机大量制造的标准模型粒子相比,llp应该是巨大而笨重的。它们移动缓慢是因为它们必须克服巨大的能量障碍,才能给普通物质的世界留下印象。但是他们蜗牛般的速度对物理学家来说也是一个有用的特征。大型强子对撞机中的大多数基本粒子以光速运动并迅速衰变。例如,希格斯玻色子在10 ^(- 22)秒内消失,变成一组更稳定的粒子。
不过,长寿粒子应该活得慢一些,最多0.1秒。它们的速度也比光速慢。因此,调整大型强子对撞机的探测器,以寻找迟到探测器的粒子,应该是探测它们的关键。
不过科学家称,其中一些调整将随着大型强子对撞机的升级而自然到来,升级目前正在进行中。粒子对撞机将于2021年再次启用,其探测器将能够比目前更精确地测量粒子到达的时间。只需要对软件进行一些调整,就能利用大型强子对撞机的能力,并确保使用对撞机的实验物理学家优先考虑搜索工作。
本文选自:今日头条 |
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