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記者10日從中國科學技術大學獲悉，由該校歐洲核子中心大型強子對撞機LHC上的ATLAS國際合作實驗組博士生劉明依、劉嘯天和于藝等人，在趙政國院士等指導老師的幫助下，首次獨立完成了在強子對撞機上利用標準模型Z玻色子的稀有衰變尋找暗光子。這一新途徑有效地擴展了探索暗光子的參數空間，并且獲得了國際上最好的靈敏度。研究論文日前在線發表于《物理評論快報》上。
作為超出標準模型理論的典型新粒子，暗光子通過與光子動能項的混合，具有和光子相似的電磁相互作用。與光子不同的是，暗光子本身可以有質量（質量是未知參數）并且與帶電粒子的相互作用遠遠小于光子。暗光子同時是一種有力的暗物質候選粒子，受到理論和實驗粒子物理學家的廣泛關注。對暗光子的理論和實驗進行研究，有助于發現超越粒子物理標準模型的新物理，擴展人類對宇宙起源和演化的認識。
物理學家們一直在嘗試用各種實驗方法在不同的質量區間來尋找暗光子，包括正負電子對撞機實驗、強子對撞機實驗以及打靶實驗，但至今未觀察到任何跡象。這些以往的實驗大都只能探索質量小于5GeV的極低質量的暗光子。中國科大工作組在LHC實驗上首次利用暗希格斯軔致輻射過程來尋找暗光子，其中暗希格斯粒子繼續衰變為兩個暗光子，暗光子最終衰變為兩個費米子。這一新過程有助于探索5GeV以上高質量的暗光子，并且可以同時尋找暗希格斯粒子。
科研人員表示，這項研究工作獲得了在暗光子質量區間為5GeV-40GeV內國際上最靈敏的實驗結果，顯著拓展了之前正負電子對撞機實驗的質量探索范圍。
