2025-07-25 01:13来源:本站
如果存在新粒子,大型强子对撞机(LHC)是寻找它们的理想场所。超对称理论表明,对于每一个已知的基本粒子,都存在一个全新的伙伴粒子家族。虽然这似乎有些夸张,但这些伴侣粒子可以解决当前科学知识中的各种缺陷,例如宇宙中神秘暗物质的来源,希格斯玻色子的“不自然”小质量,μ子旋转的异常方式,甚至各种自然力之间的关系。但如果这些超对称粒子存在,它们可能藏在哪里呢?
这正是大型强子对撞机的物理学家们一直在努力寻找的答案,在最近对大型强子对撞机第二期运行(2015-2018)的质子-质子碰撞数据的研究中,ATLAS合作项目提供了迄今为止最全面的概述,介绍了它对一些最难以捉摸的超对称粒子的搜索——这些粒子很少通过“弱”核力或电磁力产生。这些弱相互作用的超对称粒子中最轻的可能是暗物质的来源。
Run 2提供的增加的碰撞能量和更高的碰撞率,以及新的搜索算法和机器学习技术,使得对这个难以到达的超对称领域进行更深入的探索成为可能。
ATLAS的物理学家们汇集了8次搜索的结果,每一次都以不同的方式寻找超对称粒子的证据。不同搜索策略的综合能力和灵敏度使得ATLAS研究人员能够研究数以万计的超对称模型,每个模型对超对称粒子的质量都有不同的预测。
这些ATLAS搜索具有前所未有的灵敏度,可以探索大范围的超对称粒子质量。ATLAS的物理学家们寻找“实验室制造”暗物质的证据——也就是在大型强子对撞机中产生的暗物质。他们的研究被证明是对其他寻找宇宙大爆炸遗留下来的自然暗物质“遗迹”的实验的补充。不像对撞机搜索,不需要看到暗物质来推断它的存在,后者的实验依赖于暗物质粒子撞击正常物质的足够大的概率,因此被探测到。
这些组合搜索的最重要的发现之一是,一些超对称粒子质量的区域以前被认为是有利的,在那里暗物质粒子的质量大约是Z玻色子或希格斯玻色子的一半,现在几乎完全被排除在外了。
这种全面研究的另一个好处是了解哪些超对称模型尚未被探索。ATLAS已经展示了这些幸存模型的例子,这些模型可以用来优化未来的搜索。尽管超对称粒子可能隐藏的地方正在系统地减少,但许多模型仍然顽固地回避。提高ATLAS搜索对这些模型的灵敏度将需要更多的碰撞数据和搜索策略的进一步聪明发展。