大约10年前,希格斯玻色子存在的第一个实验证据使人们在理解宇宙的结构方面迈出了新的一步。希格斯玻色子不再是一个假设,在这个基础上我们可以继续建立我们对周围世界的知识。例如,尝试检测一个假想的暗物质粒子,希格斯玻色子可能是可见物质和不可见物质之间唯一的桥梁。
暗物质的艺术形象。图片来源:Axel Mellinger,Central Michigan University
例如,预印刷网站arXiv上的一篇文章拒绝了假设的暗物质粒子太重的可能性。科学家们正确地证明了这种发展是不可能的,基于最近发现希格斯玻色子。在他的存在得到确凿的证据之前,进一步的探索没有特别的意义,但现在这条路已经打开。到目前为止,科学家们一直在寻找10-1000 GeV(千兆电子伏特)质量范围内的暗物质粒子。这符合基本粒子标准模型,并将暗物质粒子与顶级夸克和W-玻色子放在同一排,后者是已知的最重的基本粒子。
2012年,在大型强子对撞机上发现的希格斯玻色子质量约为125 GeV,这对暗物质粒子的质量施加了基本限制。大多数模型假设(这与标准模型的框架一致)希格斯玻色子在与粒子相互作用的过程中赋予它们质量并改变它们本身。这意味着太重的暗物质粒子会对希格斯玻色子造成如此大的破坏性影响,以至于它会破坏我们对宇宙的所有理解。
超重暗物质粒子只有在完全隔离与希格斯玻色子相互作用,从而与可见物质相互作用,并且存在某种奇特的相互作用机制的情况下,才能被接受。所有这一切都迫使人们放弃寻找超重暗物质粒子的途径,并将搜索指向轻候选者,例如公理。
暗物质已经成为解释宇宙之谜的必要条件--恒星围绕星系中心加速旋转,以及星系在围绕共同质量中心的星团中运动。显然,咱们周围正在发生一些事情,从现代世界的知识来看,这些事情无法解释。科学家们怀疑,世界上存在着非常微弱的物质,很少与可见物质相互作用,仅通过引力。它使普通物质聚集得更快,影响宇宙的演化。由于寻找重候选人的角色并没有发生,因此科学家们现在专注于寻找轻粒子。