新實驗未發現“暗光子”的“芳蹤”
- 發佈時間：2015-03-03 03:31:40 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京3月2日電 （記者劉霞）美國布魯克海文國家實驗室的科學家對“開創性高能核反應交互實驗（PHENIX）”的最新數據進行了分析，結果並未發現“暗光子”的蹤跡。他們表示，最新研究並非表明暗光子不存在，只是意味著暗光子不太可能是導致“μ介子的G-2反常磁矩”出現的“罪魁禍首”。
“暗光子”的“行為舉止”與普通光子類似，會同任何攜帶負電荷的物體相互作用，不過比普通光子更重。科學家們表示，暗光子是解開暗物質如何讓星系緊密簇擁在一起以及暗物質與普通物質之間如何作用等謎題的關鍵“鑰匙”。最新研究的目的是為了找出造成“μ介子的G-2反常磁矩”的“幕後黑手”。
在粒子物理學標準模型中，宇宙由很多亞原子粒子組成。數十年來，幾乎所有相關實驗都證實了標準模型的正確性。2012年“上帝粒子”希格斯玻色子的發現，更進一步奠定了標準模型的“神聖地位”。儘管如此，仍然有少數實驗結論與標準模型不匹配。
其中一個就是“μ介子的G-2反常磁矩”。μ介子這種細小的磁粒子帶一個單位負電，可以看成是超重版的電子。從20世紀40年代開始，物理學家在精確測量μ介子旋磁比時發現，G的數值並不是精確等於2，而是有大約1%的誤差。因此，G與理論值的差距：G-2被稱為“反常磁矩”，這意味著存在未發現的“虛擬粒子”與μ介子的相互作用，改變了μ介子的磁矩。
科學家們認為，一個潛在的“肇事者”就是暗光子，暗光子要想解釋這種反常磁矩，必須擁有確定的品質。為了搜尋暗光子，PHENIX實驗將重離子以接近光速的速度粉碎，接著對生成的粒子進行了研究。
其中一種粒子介子一般會衰變成兩個光子，但其偶爾也會衰變成一個光子和一個暗光子，暗光子接著衰變成一個電子和其反物質——正電子。如果那樣的話，科學家們就能在對應假想中的暗光子品質的區域，看到電子——正電子對數量的增加，但最新實驗獲得的數據沒有發現這樣的增加。
PHENIX研究員山口玲子説：“我們沒有看到任何有意義的暗光子信號，但這並不意味著暗光子不存在，只是意味著暗光子不太可能是導致μ介子的G-2反常磁矩的原因，反常磁矩可能由擁有大量正電子的宇宙射線造成。”
紐約州立大學石溪分校的粒子物理學家魯文·埃西格並沒有參與最新研究，他表示，如果暗光子確實存在，那麼，它們可能會製造出與暗物質相互作用的磁場，從而洩露暗物質的“蛛絲馬跡”。
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