Sciencemag.cz
Doporučujeme
Projekt ATLAS z CERNu představil první výsledky z hledání nové fyziky při rekordních energiích srážek, zaměřené na magnetické monopóly vznikající ve srážkách těžkých iontů a dlouho žijící částice vytvořené při srážkách protonů s protony.
Existence magnetických monopólů by prokázala úplnou symetrii mezi elektřinou a magnetismem. Potvrdily by se tím také aspekty „velkých sjednocených teorií“ nad rámec Standardního modelu částicové fyziky.
Vědci na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) pátrají po monopolech vznikajících při srážkách vysokých energií. Monopoly by byly vysoce ionizující, což znamená, že by z atomů odebíraly elektrony, což by se dalo zachytit v detektorech částic. V rámci nového pátrání po magnetických monopolech analyzovala kolaborace ATLAS první data ze srážek těžkých iontů (olova s olovem) z třetího běhu LHC, která byla získána na podzim roku 2023 při vysoké energii 5,36 TeV na dvojici nukleonů. Konkrétně se vědci z ATLASu zaměřili na ultraperiferní srážky, při nichž se ionty nesrážejí centrálně a neinteragují prostřednictvím krátkodosahové silné interakce, ale místo toho se míjejí dostatečně blízko, aby interagovaly prostřednictvím slabší elektromagnetické síly, která má ale delší dosah. Srážky mezi ionty olova mohou vytvářet největší známá magnetická pole ve vesmíru o intenzitě až 10 na 16 Tesla.
Pokud by při takových interakcích vznikl pár magnetických monopólů, byl by to jediný částicový systém, který by se nacházel v jinak prázdném detektoru, a projevil by se jako koncentrovaný oblak elektronů vytvořených ionizací. Při hledání jedinečných rysů signálu a analýze pozadí, které by je mohlo napodobovat, ATLAS ve svých datech z běhu 3 žádné známky magnetických monopolů nezaznamenal; což znamená zpřesnění limitů pro eventuální produkci magnetických monopólů.
Dále se v datech pátralo po dlouho žijících částicích. Většina hledání nové fyziky se zaměřuje na dosud neznámé částice, které by se rozpadaly rychle. Fyzikální teorie nad rámec standardního modelu, včetně supersymetrie, však také předpovídají dlouho žijící částice. Takové částice vyžadují speciální techniky pro rekonstrukci stop částic a mohly uniknout detekci při předchozích hledáních (tj. produkty rozpadu by vznikaly mimo „body vlastní interakce“ typu srážky dvou protonů). Projekt ATLAS zveřejnil výsledek nového hledání dvojice dlouho žijících částic, z nichž každá se rozpadá na elektron, mion nebo lepton tau, což vede ke dvěma částicím, které jsou „posunuty“ od interakčního bod – vzácná signatura, která by mohla svědčit o nové fyzice.
ATLAS hledal zejména novou signaturu, kdy jedna z dlouho žijících částic urazí před rozpadem dostatečnou vzdálenost, takže detekován by byl pouze jediný elektron.
Jedná se o první hledání ATLAS tohoto typu s využitím dat ze srážek dvou protonů o energii 13,6 TeV. Výsledky odpovídaly očekáváním Standardního modelu, a stanovily tak dosud nejpřísnější limity pro dlouho žijící supersymetrické partnery elektronů, mionů a leptonů tau.
Zdroj: CERN, přeloženo / zkráceno
Hypotézy supersymetrie i magnetických monopólů jsou obdobné pohádce O Červené Karkulce.
Neberou v úvahu odlišné typy symetrií.