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用微小的电荷追逐粒子

所有已知的基本粒子的电荷都是电子电荷的三分之一的整数倍。但一些理论预测存在着“微加”基本粒子,这些粒子的电荷比电子的电荷要小得多,这可以解释为什么充满宇宙的难以捉摸的暗物质。一个国际研究小组现在报告了在大型强子对撞机(LHC)——更普遍的是在任何强子对撞机——的首次搜索,寻找带电量小于电子电量十分之一的基本粒子。

之前的许多研究都尝试过,但都以失败告终,无论是直接用对撞机和非对撞机实验,还是间接用天文观测。但是质量在10亿电子伏特(GeV)到100电子伏特(GeV)之间的毫加粒子,由于目前的探测器对这种粒子缺乏灵敏度,在很大程度上仍未被探索。

这就是所谓的milliQan探测器的作用。该探测器将对大型强子对撞机中质子与质子碰撞产生的1-100千兆伏特的粒子敏感,这些粒子通过探测器内部产生的闪光。探测器还没有得到批准,如果批准了,就会建造起来,但是一个演示探测器,它只占整个探测器的1%,于2017年安装在LHC上,并于2018年收集数据,现在已经取得了很有希望的结果。

milliQan演示器采集的数据排除了存在质量在20到4700兆伏之间、电荷根据质量变化在电子电荷的0.006到0.3倍之间的毫微加粒子。这一结果与之前其他实验的结果一致,也代表了强子对撞机首次尝试进入电荷小于电子电荷0.1倍的粒子领域。

“我们对来自演示者的这些结果感到非常高兴。它确实实现了最初的目标,即为我们的设计提供反馈,并给我们操作的经验,但要证明仅用1%的原型,我们就能够对毫加粒子的属性设置新的限制,这是一个不错的奖励。我们现在非常有信心,全规模的milliQan探测器将像预期的那样运行,我们期待获得资金来实现这一点,”milliQan合作组织的联合发言人Chris Hill说。

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