探索暗物质新实验：寻找Z’玻色子

发布者：麦田晴空 2020-5-6 12:01 来自: 环球解密

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。

高能粒子对撞艺术设想图。（ShutterStock）

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。