<hypothetical particles “axions（色偶子）”已被物理学家寻找数十年，因为它们是构成暗物质的主要候选者。不过，我们可能不需要新实验来寻找类似于axions的异域粒子 – 他们的证据可能隐藏在我们已经进行的粒子对撞实验的数据中。
粒子对撞机，如位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究组织（CERN）粒子物理实验室的大型强子对撞机（LHC）通过加速和相互碰撞诸如质子和离子之类我们已经相当了解的粒子，然后分析产生的碎片来发现新粒子。现在，CERN的Gustavo Gil da Silveira及其同事考虑了另一个可能性：如果质子或离子在被加速过程中发射出新粒子，那么我们能分辨出来吗？他们的分析表明有时我们是可以的。
Axions在20世纪70年代首次被理论化，作为解释物质多于反物质的一个最大问题的一部分。随后对axions实验标志的寻找一直以来未取得成功，但这引发了其他类似于axions的粒子可能存在的可能性。因为这些粒子质量非常低，它们也会类似于光子，即质量为零的粒子 – 并且在LHC已成功对撞。
当加速的质子或离子变得如此具有能量时，它们在互相靠近时开始辐射光子，使其周围的光子也发生碰撞。研究人员对这种情况进行了建模，但是用axion-like粒子代替光子。他们的计算表明，加速的质子将比加速的离子发射更多的axion-like粒子，而且两者同时还将发射光子。因此，团队确定质子和铅离子之间的碰撞是寻找axions撞入光子痕迹的良好地点。这种确切的质子和铅离子之间的碰撞 – 是在2016年在LHC上进行的，团队表示实验的数据可能隐藏着先前被忽视但新颖的axion-like粒子的线索。
伦敦大学学院的Lucian Harland-Lang表示，这是一种有趣且新颖的发现未知粒子可能存在的约束的方法，但也可能具有挑战性。他表示：“这种碰撞事件并不经常发生，而在这种情况下，我们必须非常确定没有背景过程可能会模拟我们要寻找的东西。”
当涉及到旧LHC数据时，由于软件的后续更改，获取数据也存在困难，da Silveira表示。但他表示，即将在LHC进行的实验可能更加有希望。“我们可以调整探测器以找到这种特殊的信号，”他说。
发现axion-like粒子的信号并不等同于发现axions，因此可能不会完全解答物理学中一个还未完成的重要问题。但这肯定会为粒子物理学提供更加丰富的视角，从新粒子如何与现有所有粒子相互作用到宇宙中填满的神秘暗物质是由什么制成等问题。
期刊参考：《物理评论快报》, 即将发表
