升级大型强子对撞机有助寻找“长寿粒子”
科技日報北京 4 月 25 日電(記者劉霞)據美國趣味科學網站 24 日報道,美國科學家近日撰文稱,對目前世界上最大的粒子對撞機——大型強子對撞機(LHC)進行微調,將有助于他們尋找迄今從未被觀察到的理論粒子——“長壽粒子”(LLP),從而進一步了解暗物質和暗能量。
馬里蘭大學博士后研究員劉真(音譯)說,暗物質和暗能量構成了宇宙總質能的 95%。暗物質對普通物質施加引力,暗能量被認為會導致宇宙加速膨脹,但兩者都不能被直接觀察到,因為它們與普通物質的相互作用非常微弱。但 LLP 可能是管窺暗物質和暗能量的一個“窗口”,對 LHC 內的一些探測器進行微調,將幫助物理學家發現 LLP。
劉真解釋說,“暗黑世界”里的成員是一些超出物理學標準模型的假想粒子。如果普通物質在一個山谷中;那么“暗黑世界”就在另一個山谷中。爬過山脊需要大量能量,但“暗黑世界”里有些粒子或許能通過“量子隧穿”,進入普通世界。這樣的粒子可能不是像質子或中子那樣的穩定粒子,而更類似于標準模型中不穩定的粒子。
研究人員對這些“隧穿”粒子非常感興趣,但芝加哥大學理論物理學家王連濤(音譯)表示,如果這些粒子存在的話,它們也很罕見,可能十年內只出現幾次。
王連濤說,發現它們取決于時機。與 LHC 內大量生產的標準模型粒子相比,LLP 應更大且速度緩慢——因為它們必須克服巨大的能量障礙才能進入普通世界。且 LLP 應更“長壽”,在十分之一秒內才會消失;相比之下,希格斯玻色子在 10-22 秒內消失,轉變成一組更穩定的粒子。此外,它們的行進速度也比光速慢。因此,對 LHC 的探測器進行調整,讓其發現“遲到”的粒子應該是檢測到 LLP 的關鍵。
劉真說,其中一些調整將隨著 LHC 目前正在進行的升級自然到來,LHC 將于 2021 年再次啟動,屆時,探測器將能比現在精確 10 倍地測量粒子的到達時機,此外,還需要對軟件進行一些調整。
總結
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