记者10日从中国科学技术大学获悉，由该校欧洲核子中心大型强子对撞机LHC上的ATLAS国际合作实验组博士生刘明依、刘啸天和于艺等人，在赵政国院士等指导老师的帮助下，首次独立完成了在强子对撞机上利用标准模型Z玻色子的稀有衰变寻找暗光子。这一新途径有效地扩展了探索暗光子的参数空间，并且获得了国际上最好的灵敏度。研究论文日前在线发表于《物理评论快报》上。

作为超出标准模型理论的典型新粒子，暗光子通过与光子动能项的混合，具有和光子相似的电磁相互作用。与光子不同的是，暗光子本身可以有质量（质量是未知参数）并且与带电粒子的相互作用远远小于光子。暗光子同时是一种有力的暗物质候选粒子，受到理论和实验粒子物理学家的广泛关注。对暗光子的理论和实验进行研究，有助于发现超越粒子物理标准模型的新物理，扩展人类对宇宙起源和演化的认识。

物理学家们一直在尝试用各种实验方法在不同的质量区间来寻找暗光子，包括正负电子对撞机实验、强子对撞机实验以及打靶实验，但至今未观察到任何迹象。这些以往的实验大都只能探索质量小于5GeV的极低质量的暗光子。中国科大工作组在LHC实验上首次利用暗希格斯轫致辐射过程来寻找暗光子，其中暗希格斯粒子继续衰变为两个暗光子，暗光子最终衰变为两个费米子。这一新过程有助于探索5GeV以上高质量的暗光子，并且可以同时寻找暗希格斯粒子。

科研人员表示，这项研究工作获得了在暗光子质量区间为5GeV-40GeV内国际上最灵敏的实验结果，显著拓展了之前正负电子对撞机实验的质量探索范围。

（中国科大供图）