近日，我校电子电气与物理学院徐晔教授在暗物质研究方面取得重要进展，相关成果“Measurement of Milli-Charged particles with a moderately large cross section from the Earth’s core at IceCube”发表在《Journal of High Energy Physics》（JHEP）期刊上（论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP09(2024)130）。该论文研究了探测来自地球中心微量带电粒子的可能性，并利用位于南极点冰层下的IceCube探测器寻找此种粒子。

宇宙中可能存在着不止一种暗物质，在此研究中，假设宇宙中的主要暗物质是由质量为TeV量级的重暗物质粒子（HDM）组成，而此暗物质粒子寿命大于宇宙年龄，即τHDM>1017秒。但HDM有极小可能衰变成为一种质量小（小于10GeV）且稳定的微量带电粒子（Milli-Charged Particle，MCP），其携带的电荷远小于电子电荷。

该论文研究了IceCube探测来自地球中心高能MCP的可能性。MCP是由被地球俘获的HDM衰变而来。该研究引入一个镜像规范群U(1)，其相应无质量暗光子与普通光子相混合，从而使MCP与核子存在着较小的电磁相互作用。此研究计算了MCP与核子的相互作用截面，利用IceCube的10年实验数据寻找MCP，并估算了IceCube探测此种粒子的能力。即在TeV能标下，混合参数在2×10-5<ε2<4.5×10-3范围内，IceCube可以探测到来自地球中心的MCP（见图1）。论文最后给出了一个新的被IceCube实验数据排除的参数空间区域4GeV<mMCP<10GeV，4.5×10-3<ε<9.4×10-2（见图2中阴影部分）。（电子电气与物理学院、科研处供稿）

图1

图2