中国科学家成功阐释W玻色子超重现象，可直接预测#暗物质# 的质量范围，对寻找暗物质粒子具有指导意义

【中国科学家成功阐释W玻色子超重现象，可直接预测暗物质 的质量范围，对寻找暗物质粒子具有指导意义】

“我们发现了暗物质以及带电希格斯粒子可能存在的质量范围，即暗物质质量只能是质子 的 57-74 倍。并且，带电希格斯粒子必须小于 600 倍质子的重量！最重要的是，预测出的暗物质质量与湮灭大小，完美重现了银心超与质子超所需要的大小！因此，我们决定投稿理论物理领域最有影响力的期刊——也就是《物理评论快报》，很顺利地就被接收了。”在描述课题组的新成果时，中科院紫金山天文台与南京师范大学 （下称南师）组成的联合团队，言辞之间流露着激动。

该论文最重要的一个结论就是未来观测的可期待性。如果 W 超重这件事情被证实，预估在不远的将来（大约 2035 年左右），人们极可能找到惰性希格斯暗物质粒子。

如下图，暗物质可能的湮灭机率大概比质子-反质子湮灭机率小了十个数量级，暗物质质量大小介在质子的 57-74 倍。其中绿色区域可能会在高亮度大型强子对撞机中被发现，蓝色区间则可能会在暗物质直接探测的地底实验室里被探测。

最乐观的看法是，暗物质其实已经在银河中心的伽马射线或者宇宙线中的反质子观测数据中出现了，只是我们缺乏足够的知识去辨识天文背景和暗物质信号。

如果利用目前的旧办法来区分天文宇宙线可能还不够，幸好未来有许多即将上马的多信使多频段天文观测仪器，这将帮助我们把天文背景校正得更合适。

据介绍，宇宙中有大约 30% 是由物质组成，其中一般物质大概占了 5%，而暗物质占了 27% 左右。要了解这宇宙的本质，首先要先弄明白暗物质是何物？

但是，目前人们并没有观测到暗物质跟一般物质间有相互作用力。换句话说，但凡观测到有新的粒子，或者超出粒子标准模型的理论预测的现象，就可能意味着暗物质粒子即将现身。

而在 2022 年初，美国费米国家加速器实验室（Fermilab）的对撞机探测器（CDF，Collider Detector at Fermilab）实验组公布了一则惊讶的消息，他们使用 2002 年至 2011 年间收集到的质子反质子对撞产生的 W 数据，对 W 玻色子质量进行了精确测量。

令人意外的是，新的结果虽然改善了误差，但也揭示了实验观测结果与标准模型理论预言的结果极大不一致，CDF 实验组测到 W 质量比标准模型预测的结果还要重千分之一。

同时，也因为”只差”千分之一，所以标准模型的理论框架大概率不会有错，需要担心的应该是来自其他超出标准模型的新粒子所造成的量子修正贡献。因此，合作团队怀疑：过重的 W 是由暗物质的量子效应所引起的。

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