探索暗物质新实验:寻找Z’玻色子

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【大纪元2020年04月30日讯】(大纪元记者张妮编译)Z’玻色子是理论假设的一种负责传递弱核力的基本粒子——Z’玻色子的一个变版。科学家认为电子(物质)和正电子(反物质)在介子对撞机内相撞将产生Z’玻色子,之后衰变为不可见的暗物质粒子。

先进的贝尔二代实验(Belle II)希望找到Z’玻色子,开启一扇探测暗物质的窗口。

贝尔实验(Belle experiment)是一个国际合作的实验计划,是建在日本高能加速器研究机构的KEKB对撞机一个对撞点上的探测器。

经过多年的改进,现在KEKB已经升级为超级B介子对撞机(SuperKEKB),贝尔探测器也升级到了二代,数据准确率提升了40倍。

贝尔二代实验开始一年多以来,收集了不少数据,近期一份发表在《物理评论快报》(PRL)上的研究,展示了这项实验的初步成果。

研究者认为Z’玻色子是解释物质与反物质不等量、以及暗物质是什么这些问题的重要线索。

科学家认为,宇宙至少25%由暗物质构成,可见的物质只占不到5%,两种物质之间靠引力联系。暗物质控制着宇宙间可见物质,如星系在宇宙空间的分布。

关于暗物质的构成有多种理论假设。这份研究基于的理论是,Z’玻色子在暗物质和可见物质之间可能起着重要的中和作用。这种理论称,电子(物质)和正电子(反物质)在超级B介子对撞机内相撞将产生Z’玻色子,之后衰变为不可见的暗物质粒子。

因此,Z’玻色子可以帮助科学家了解暗物质。

贝尔探测器如何探测Z’玻色子?研究称,并不能直接探测到。他们还需要通过另一个理论间接推测它的存在。

这个理论预测,Z’玻色子可以透过与介子的相互作用透露自己的踪迹。介子是质量比电子略大的相近粒子。如果科学家在电子与正电子对撞后发现大量带相反电荷的介子,或者在能量和动量守恒中发现异常,这就是Z’玻色子存在的证明。

研究人员称,目前还没有发现Z’玻色子的踪迹,不过新的数据可以达到上一代实验达不到的准确度。

贝尔实验二代于2019年3月25日全面启动。研究者称,随着对实验进行不断调整,很快将提供比这份研究公布的更多的数据。◇

责任编辑:朱涵儒

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