高海拔宇宙线观测站（LHAASO）合作组对空间重暗物质粒子所产生的高能伽马射线信号进行搜寻并对超重暗物质粒子性质给出了目前最严格的限制。该研究成果“Constraints on Ultraheavy Dark Matter Properties from Dwarf Spheroidal Galaxies with LHAASO Observations”于2024年8月7日在《物理评论快报》（Physical Review Letters)发表，并被选为编辑推荐论文。该工作由中国科学院高能物理研究所的毕效军研究员、紫金山天文台的黄晓渊研究员及山东大学的祝成光教授领导的团队合作完成。山东大学贾康博士、李文龙博士与紫金山天文台的李军博士独立完成了该分析工作，并在后期相互校验给出了最终结果。

暗物质是由天文观测发现，存在于宇宙中的一种只表现为引力效应的神秘物质，占宇宙中物质组成的85%，寻找和研究暗物质是当代物理学关注的重大前沿课题。LHAASO实验对重暗物质粒子可能产生的伽马信号有非常高的灵敏度。本研究通过探测来自银河系附近的16个矮星系中暗物质粒子湮灭或衰变产生出的伽马射线来寻找暗物质存在的迹象。数据分析显示，矮星系中的暗物质粒子没有释放出显著的伽马射线，从而对质量10¹³eV到10¹⁸eV的暗物质粒子的湮灭截面和衰变寿命给出了国际上最强的限制，该研究也是国际上首次将暗物质粒子搜寻工作拓展到质量10¹⁶eV以上。

图：LHAASO的观测结果排除了黑线以上的暗物质湮灭并产生伽马射线的截面，即：如果暗物质存在，其湮灭截面应在黑线以下，才导致LHAASO仍无法观测到。横坐标为暗物质质量，纵坐标为暗物质湮灭产生伽马射线的反应截面。左图和右图分别给出了两个最具代表性的暗物质粒子湮灭道的分析结果，不同颜色的虚线是其他实验给出的限制。

文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.061001