科学家们可能有了一种新的方法来窥探物理学的“黑暗世界”。

 

在一篇新论文中，理论物理学家们表示，他们有了一个寻找理论粒子的新计划，而到目前为止，理论粒子还没有被观测到。这些被称为长寿粒子(LLPs)的粒子，可能是了解暗物质和暗能量的一扇窗户。暗物质和暗能量加起来占宇宙的95%。暗物质对普通物质施加引力，而暗能量被认为是导致宇宙膨胀加速的原因。马里兰大学博士后研究员刘震(音)说，但这两种物质都无法直接观测到，因为它们与宇宙发光物质之间的任何相互作用都是微弱的。

 

“他们不跟我们说话，”参与这项新计划的研究人员之一刘告诉Live Science。

 

但有限合伙人可能会为黑暗世界提供一种与光明世界沟通的方式。刘和他的同事们认为，杏耀开帐号通过调整世界上最大的原子加速器——瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机(LHC)的一些探测器，物理学家或许能够找到它们。

 

“黑暗世界”，也被称为“隐藏区”，描述了一组超越物理标准模型的假想粒子。(标准模型解释了质子、中子、电子以及所有伴随它们而来的奇怪亚原子粒子，如夸克、介子、中微子和希格斯玻色子。)

 

刘说，如果所有的“正常”物质都在一个山谷里，那么黑暗世界就在一个平行的山谷里。要爬上那座山脊需要耗费大量的能量，所以黑暗世界谷中的粒子相互作用强烈，但只与山的另一边的粒子有轻微的相互作用。但有些粒子可能能够通过一个叫做量子隧穿的过程，从黑暗世界穿过能量屏障，进入我们通常遇到的那个世界。刘说，这些粒子可能不会是与质子或中子等稳定粒子等价的暗物质，但可能更类似于更不稳定的标准模型粒子。

 

研究人员感兴趣的是那些隧穿粒子。但是，芝加哥大学的理论物理学家王连涛说，这些粒子，如果它们存在的话，是非常罕见的。大型强子对撞机以令人目眩的速度相互抛出质子，每秒产生10亿次碰撞。这些碰撞将质子粉碎成大量已知的标准模型粒子。对于寻找隐藏区域的科学家来说，所有这些粒子都只是噪音。王说，他们感兴趣的粒子可能十年才出现几次。

 

一条新的道路

 

4月3日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的这篇新论文的作者是王，他和刘以及他们的同事刘佳(Jia Liu)。这篇论文提出了一种观察这些稀有粒子的方法。

 

一切都取决于时机。王说，与大型强子对撞机大量制造的标准模型粒子相比，llp应该是巨大而笨重的。刘说，它们的缓慢是因为它们必须克服巨大的能量障碍，才能给普通物质的世界留下印象。但是他们蜗牛般的速度对物理学家来说也是一个有用的特征。大型强子对撞机中的大多数基本粒子以光速运动并迅速衰变。例如，希格斯玻色子在10 ^(- 22)秒内消失，变成一组更稳定的粒子。[图片:世界上最大的原子加速器(LHC)]

 

不过，王说，有限合伙人应该活得慢一些，最多0.1秒。它们的速度也比光速慢。因此，调整大型强子对撞机的探测器，以寻找迟到探测器的粒子，应该是探测它们的关键。

 

“这是一个非常简单的想法，”王说，“但结果却令人惊讶地有效。”

 

刘说，其中一些调整将随着大型强子对撞机的升级而自然到来，升级目前正在进行中。他说，粒子对撞机将于2021年再次启用，其探测器将能够比目前更精确地测量粒子到达的时间。他说，从那以后，杏耀注册帐号只需要对软件进行一些调整，就能利用大型强子对撞机的能力，并确保使用对撞机的实验物理学家优先考虑搜索工作。现在，王和刘说，他们和他们的实验同事正在进行一系列的会议， 杏耀注册 ，以确保每个人的想法都是一致的。

 

“这将会发生，”刘说。