欧洲核子研究中心大型强子对撞机（CERN-LHC）ATLAS实验国际合作组近日在物理学权威期刊《Physical Review Letters》发表了关于暗希格斯粒子（Dark Higgs）的最新研究成果[1]。上海交大研究团队（博士生刘齐斌、博士后李昌樵、致远本科生蔡祺、李所长聘学者李数）主导了相关研究工作的完成。该工作大幅提升了暗希格斯粒子寻找的低质量区探测灵敏度、给出了目前国际上最强的实验限制。该工作不仅是将希格斯机制引入暗物质研究的重要里程碑，也是最新的深度机器学习技术在粒子物理研究中的成功实践。值得一提的是，该工作首次将宇宙学中“大爆炸遗迹密度”（relic density）的观测结果纳入参数空间约束，开创性地完成了国际上首个“宇宙学一致性”暗希格斯粒子实验研究，不仅对于揭示暗物质未解之谜迈出了重要一步，同时也加强了国际粒子物理前沿领域两个重大基础科学问题“希格斯机制”与“暗物质之谜”研究之间的联系。

作为现代物理学中最核心的未解之谜之一，其存项天文与宇宙学观测所证实。为了探究其质量来源，理论物理学家提出了“暗希制”这一框架 [2][3]，将基于U(1)对称性自发破缺的希格斯机制引入暗物质领域，从而解释连接标准模型粒子世界与暗物质世界的重媒介子Z′及暗物质粒子X的质量来源。在该模型中，暗希格斯与标准模型的希格斯粒子存在耦合，使得LHC上的对撞实验可以通过探测其可见衰变末态来进行验证。图1展示了典型的暗希格斯粒子产生过程，其衰变末态依赖于粒子的质量：高质量时偏向双玻色子衰变，而低质量时则以双底夸克为主。