在对撞机上寻找宇宙中冷暗物质的可能性探讨

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zgm_19780916
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大量的观测事实表明宇宙总能量的百分之二十七左右是由暗物质携带的,其中绝大部分是冷暗物质.暗物质是不参与强相互作用和电磁相互作用的基本粒子,即仅参加弱相互作用的有质量的中性粒子(WIMPs),其中根据我们对粒子物理的了解和研究最可能的两个候选者为最小超对称模型中最轻的中性超对称粒子(x<-0><,1>)和轴子.该文的研究对象为x<-0><,1>.目前探测冷暗物质的主要手段是利用宇宙线中的x<-0><,1>和探测器中的低能质子进行弹性碰撞,通过探测质子反冲来探测暗物质的性质和能量.当然也不排除宇宙线中存在高能量的x<-0><,1>,它们和探测器中的中子或质子散射产生新的粒子(包括带电的超对称粒子).但是这是非常小的概率事件,几乎不可能探测,所以人们并不认真对待这种方式.对x<-0><,1>与质子的弹性散射来说,由于是测量质子反冲,背景干扰非常强,所以很难得到比较精确和肯定的结论.那么是否有其他的可能探测方式呢?我们在该文主要设想利用加速器产生的高能粒子(电子和质子)与宇宙线中的暗物质粒子x<-0><,1>进行非弹性碰撞,产生带电的超对称粒子(x<~±><,1>),由于反应产生物(x<~±><,1>)很重并且带电因此很容易识别,基本上不存在背景干扰,因而可以期望得到比较确切的结果.该文计算过程e<->+x<-0><,1>→x<-0><,1>+v<,e><->和x<-0><,1>+p→x<~+><,1>+anything的反应截面.并根据现在公认的宇宙中暗物质密度和目前正在运行与即将运行的大型加速器的数据得到可能探测事例率.我们的数值结果遗憾地指出在现有和可预见未来的实验条件下探测事例率太小以致此方法探测冷暗物质可能性是不存在的.我们也对在现阶段探测暗物质的其他方法进行了讨论.
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