研究η介子衰变为电子对和光子的过程，有助于科学家识别质量小于质子的暗物质候选粒子。

尽管标准模型解释了许多物质现象，但某些问题仍然挑战着科学家：

• 为何我们的宇宙中物质多于反物质？
• 占据宇宙物质总量85%的神秘物质 —— 暗物质究竟是什么？

η介子的研究可能为这些问题提供答案。这些中性粒子常被称为“类戈德斯通玻色子（approximate Goldstone bosons）”，其罕见的衰变过程可能指向超越标准模型的新物理。

中国研究人员公布了一项建造尖端η介子工厂的计划。这座规划中的"惠州超级η介子工厂"（Huizhou super eta factory）将在中国广东省的高强度重离子加速器装置（High-Intensity Heavy Ion Accelerator Facility）内建造。

该设施设定了宏伟目标：每年生产超过10万亿个η介子，生产率超过每秒1亿个粒子。

寻找隐藏粒子

研究人员对η介子感兴趣，是因为它们可能产生所谓的"门户粒子"（portal particles），这些粒子能将普通物质与宇宙中的暗成分（如暗物质、暗能量和暗光子）联系起来。

研究η介子衰变为电子对和光子的过程，有助于科学家识别质量小于质子的暗物质候选粒子。

如此大规模的生产能力将为研究人员提供足够的统计量，以探测那些原本可能被隐藏的新物理的微妙迹象。

"我们仅对一些有趣的η介子衰变通道进行了少量模拟，结果已显示出激动人心的发现潜力，"王荣（Rong Wang）在一份新闻稿中表示。王荣领导了模拟研究，并作为描述该项目的研究论文的通讯作者。

科学目标

拟议的设施有三个主要科学目标：

1. 直接搜寻门户粒子： 通过研究特定的衰变模式来直接搜寻门户粒子。
2. 探索电荷宇称（CP）破坏新机制： 通过检验粒子衰变中的镜像不对称性，探索新的电荷宇称破坏机制，这可能解释宇宙中物质多于反物质的原因。
3. 精确测量强核力： 在该设施进行的精密研究可验证强核力理论，并阐明诸如μ子反常磁矩等谜团。

探测器技术

"惠子谱仪"（HHaS, Huizhou Hadron Spectrometer）是这一计划设施的核心先进探测器系统。

这个创新的谱仪将包含四个协同工作的主要组件：

• 用于探测带电粒子的硅像素追踪系统
• 用于识别粒子的快速飞行时间系统
• 用于测量光子的电磁量能器
• 一个超导螺线管磁体

探测器系统的创新令人印象深刻。探测器预计位置分辨率可达100微米（约为一根人类头发的宽度）。此外，它每秒可处理超过1亿次碰撞事件，并能承受多年的高剂量辐射暴露。

该团队的目标是在未来的升级中实现更雄心勃勃的规格：瞄准1-5纳秒（十亿分之几秒）的时间精度和40-80微米的像素尺寸。作为比较，这仍然是红细胞直径的数倍，但代表了探测器精度的重大飞跃。

前景展望

目前的模拟结果展示了该设施非凡的发现潜力。该设施仅运行一个月，其探测能力就可能超越现有水平。

研究人员计划通过生产更重的粒子并升级相关加速器系统来进一步提升粒子产量，从而增强该设施的能力。

描述该项目的研究论文已发表在《核技术》期刊上。

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