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新实验未发现暗光子的芳踪

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来源: 作者: 2019-05-17 03:18:04

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美国布鲁克海文国家实验室的科学家对“开创性高能核反应交互实验(PHENIX)”的最新数据进行了分析,结果并未发现“暗光子”的踪迹。他们表示,最新研究并不是表明暗光子不存在,只是意味着暗光子不太可能是导致“μ介子的G-2反常磁矩”出现的“罪魁祸首”。

“暗光子”的“行动举止”与普通光子类似,会同任何携带负电荷的物体相互作用,不过比普通光子更重。科学家们表示,暗光子是解开暗物质如何让星系紧密簇拥在一起和暗物质与普通物资之间如何作用等谜题的关键“钥匙”。最新研究的目的是为了找出造成“μ介子的G-2反常磁矩”的“幕后黑手”。

在粒子物理学标准模型中,宇宙由很多亚原子粒子组成。数10年来,几近所有相干实验都证实了标准模型的正确性。2012年“上帝粒子”希格斯玻色子的发现,更进一步奠定了标准模型的“神圣地位”。尽管如此,仍然有少数实验结论与标准模型不匹配。

其中一个就是“μ介子的G-2反常磁矩”。μ介子这类细小的磁粒子带一个单位负电,可以看成是超重版的电子。从20世纪40年代开始,物理学家在精确丈量μ介子旋磁比时发现,G的数值并不是精确等于2,而是有大约1%的误差。因此,G与理论值的差距:G-2被称为“反常磁矩”,这意味着存在未发现的“虚拟粒子”与μ介子的相互作用,改变了μ介子的磁矩。

科学家们认为,一个潜伏的“肇事者”就是暗光子,暗光子要想解释这类反常磁矩,必须拥有确定的质量。为了搜索暗光子,PHENIX实验将重离子以接近光速的速度粉碎,接着对生成的粒子进行了研究。

其中一种粒子介子一般会衰变成两个光子,但其偶尔也会衰变成一个光子和一个暗光子,暗光子接十天干是指甚么有甚么寓意
着衰变成一个电子和其反物质——正电子。如果那样的话,科学家们就能在对应假想中的暗光子质量的区域,看到电子——正电子对数量的增加,但最新实验取得的数据没有发现这样的增加。

PHENIX研究员山口玲子说:“我们没有看到任何有意义的暗光子信号,但这其实不意味着暗光子不存在,只是意味着暗光子不太可能是致使μ介子的G-2反常磁矩的原因,反常磁矩可能由拥有大量正电子的宇宙射线造成。”

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溪分校的粒子物理学家鲁文·埃西格并没有参与最新研究,他表示,如果暗光子确实存在,那末,它们可能会制造出与暗物质相互作用的磁场,从而泄露暗物质的“蛛丝马迹”。

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