CERN物理学家寻找希格斯玻色子衰变中暗光子的产生

CERN 大型强子对撞机 (LHC) CMS 合作的物理学家首次利用 LHC Run 3 的数据进行新物理研究。

暗光子是假设的长寿命暗扇区粒子，被提议作为类似于电磁光子的力载体。

“长寿”是因为它们的平均寿命超过十亿分之一秒。

这似乎是一个非常短的时间，但就大型强子对撞机碰撞产生的粒子而言，它实际上相当长。

例如，希格斯玻色子的寿命缩短了一百亿倍!

事实上，寿命长于千分之一十亿分之一秒的粒子已经被归类为“长寿”粒子。

就 CMS 探测器而言，这意味着暗光子在衰变之前会行进可测量的距离，使其有可能被探测到。

“奇异”是因为它们不属于粒子物理标准模型的一部分，而粒子物理标准模型是指导我们理解宇宙基本块的主要理论。

然而，标准模型并不能回答粒子物理学中的所有问题，因此对“标准模型之外”的现象的搜索仍在继续。

新的 CMS 结果对希格斯玻色子衰变为暗光子的参数定义了更严格的限制，进一步缩小了物理学家可以搜索它们的区域。

理论上，暗光子在衰变成“位移μ子”之前会在 CMS 探测器中行进可测量的距离。

如果科学家们要追溯这些μ子的轨迹，他们会发现它们并没有一路到达碰撞点，因为这些轨迹来自一个已经移动了一段距离的粒子，没有任何痕迹。

LHC 的第三次运行于 2022 年 7 月开始，比之前​​的 LHC 运行具有更高的瞬时光度，这意味着在任何时刻都会发生更多的碰撞，供研究人员分析。

大型强子对撞机每秒产生数千万次碰撞，但只能存储其中几千次，因为记录每次碰撞将很快耗尽所有可用的数据存储。

这就是为什么 CMS 配备了称为触发器的实时数据选择算法，该算法决定给定的碰撞是否有趣。

因此，不仅需要更多的数据来帮助揭示暗光子的证据，而且还需要微调触发系统来寻找特定现象。

“我们确实提高了触发位移 μ 子的能力，”CMS 合作组织成员 Juliette Alimena 博士说。

“这使我们能够收集到比以前更多的 μ 子事件，这些 μ 子距离碰撞点的距离从几百微米到几米不等。”

“由于这些改进，如果暗光子存在，CMS 现在更有可能找到它们。”

CMS 物理学家将继续使用最强大的技术来分析 Run 3 剩余几年运行中获取的所有数据，目的是进一步探索标准模型之外的物理现象。