由矢量玻色子融合產(chǎn)生并衰變?yōu)椴豢梢娏Ｗ拥南８袼共Ｉ拥暮蜻x事件顯示。信用：歐洲核子研究組織

這些合作為希格斯玻色子轉(zhuǎn)化為不可見粒子的比例設(shè)定了嚴(yán)格的新界限。

希格斯玻色子在轉(zhuǎn)化或“衰變”成其他粒子之前只存在極短的時(shí)間。正是通過對其中一些衰變產(chǎn)物的檢測，這種獨(dú)特的粒子在大型強(qiáng)子對撞機(jī) (LHC) 的粒子碰撞中首次被發(fā)現(xiàn)——并將繼續(xù)被發(fā)現(xiàn)。

但是，如果希格斯玻色子也衰變?yōu)?LHC 探測器不可見的意想不到的新粒子，例如可能構(gòu)成滲透宇宙的暗物質(zhì)的粒子，那又會(huì)怎樣?LHC 的 ATLAS 和 CMS 合作在最近的兩項(xiàng)研究中探索了這種可能性，為希格斯玻色子衰變成不可見粒子的比例設(shè)定了嚴(yán)格的新上限。

根據(jù)粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，希格斯玻色子間接衰變?yōu)橐阎牟豢梢娏Ｗ?mdash;—幾乎無質(zhì)量的粒子，稱為中微子——只有 0.1% 的時(shí)間。然而，如果暗物質(zhì)是由相互作用太弱而無法檢測到的粒子組成的，正如許多物理學(xué)家所懷疑的那樣，暗物質(zhì)粒子可能會(huì)與希格斯玻色子相互作用，如果不是太大，也會(huì)讓希格斯玻色子衰變?yōu)樗黾硬豢梢姷南８袼共Ｉ铀プ兊谋壤?/p>

在他們最新的獨(dú)立調(diào)查中，ATLAS 和 CMS 合作在 LHC 第二次運(yùn)行期間收集的質(zhì)子-質(zhì)子碰撞數(shù)據(jù)中尋找不可見的希格斯玻色子衰變。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)都在尋找一種特定類型的碰撞事件，其中希格斯玻色子通過稱為矢量玻色子融合的過程產(chǎn)生，然后衰變?yōu)椴豢梢姷牧Ｗ印?/p>

這些矢量玻色子融合事件包含向粒子探測器任一端發(fā)射的額外粒子噴射或“射流”，使得這種希格斯玻色子產(chǎn)生模式比其他模式更容易被發(fā)現(xiàn)。連同不可見粒子會(huì)帶走的碰撞產(chǎn)物中的“缺失能量”，這些噴流及其特性為這種不可見的希格斯玻色子事件提供了獨(dú)特的特征。

ATLAS 和 CMS 搜索沒有發(fā)現(xiàn)這些不可見的希格斯玻色子事件的實(shí)例會(huì)超過模擬所需事件的背景事件的預(yù)期數(shù)量。然而，他們表明，希格斯玻色子在一定時(shí)間內(nèi)不能更頻繁地衰變?yōu)椴豢梢娏Ｗ樱篈TLAS 為15% ，CMS 為18%，而基于標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算機(jī)模擬的預(yù)期百分比為 10%。 ATLAS 和 CMS。

這些界限相互吻合，當(dāng)在暗物質(zhì)模型的背景下解釋時(shí)，它們轉(zhuǎn)化為暗物質(zhì)粒子與原子核相互作用強(qiáng)度的界限，補(bǔ)充了從尋找暗物質(zhì)的非對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)中獲得的界限。

隨著大型強(qiáng)子對撞機(jī)將于今年晚些時(shí)候重啟并提供更多數(shù)據(jù)，ATLAS 和 CMS 無疑將繼續(xù)用希格斯玻色子追逐隱形。