Sciencemag.cz
Doporučujeme
Projekt MoEDAL na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) při hledání magnetických monopólů neuspěl. Existence částic, které mají magnetický náboj a jsou předpovězeny několika teoriemi rozšiřujícími Standardní model částicové fyziky, se neprokázala. Vědci ale výsledky nepokládají za neúspěch. Závěry mají výrazně „zúžit prostor“ (tj. vyloučit některé parametry), v němž by se magnetické monopóly mohly nacházet. Příslušné články byly prozatím publikovány na preprintovém serveru arXiv.
Na urychlovači LHC by mohly vznikat páry magnetických monopólů při interakcích mezi protony nebo těžkými ionty. Ve srážkách mezi protony by mohly vznikat z jednoho virtuálního fotonu (Drell-Yanův mechanismus) nebo fúzí dvou virtuálních fotonů (mechanismus fotonové fúze). Páry magnetických monopólů by se rovněž mohly tvořit z vakua v obrovských magnetických polích, která vznikají při srážkách těžkých iontů v blízkém okolí (Schwingerův mechanismus).
Od zahájení sběru dat v roce 2012 dosáhl projekt MoEDAL několika prvenství, včetně prvního hledání magnetických monopólů vzniklých prostřednictvím mechanismu fotonové fúze a Schwingerova mechanismu.
V první z aktuálních studií kolaborace MoEDAL hledala monopóly a objekty s vysokým elektrickým nábojem (HECO) produkované pomocí Drell-Yanova mechanismu a mechanismu fotonové fúze. Hledání bylo založeno na datech z proton-protonových srážek získaných během druhého běhu urychlovače LHC, při kterém byl poprvé použit detektor MoEDAL. Celý detektor se skládá ze dvou hlavních systémů citlivých na magnetické monopóly, HECO a další vysoce ionizující hypotetické částice. První z nich dokáže trvale registrovat stopy magnetických monopólů a HECO, bez signálů pozadí od částic Standardního modelu. Tyto stopy se dále zpracovávají pomocí optických skenovacích mikroskopů v INFN Bologna.
Druhý systém se skládá ze zhruba tuny záchytných svazků určených k zachytávání magnetických monopólů. Tyto záchytné svazky – díky nimž je MoEDAL údajně jediným experimentem na světě, který dokáže definitivně a přímo identifikovat magnetický náboj magnetických monopólů – jsou na ETH v Curychu skenovány pomocí speciálního typu magnetometru zvaného SQUID a hledají se v nich zachycené monopóly.
Při posledním skenování tým MoEDAL nenašel žádné magnetické monopóly ani HECO, ale stanovil hranice hmotnosti a míry produkce těchto částic pro různé hodnoty spinu částic.
Pro magnetické monopóly byly stanoveny meze hmotnosti pro magnetické náboje od 1 do 10násobku základní jednotky magnetického náboje, Diracova náboje (gD), a byla vyloučena existence monopólů s hmotnostmi až kolem 3,9 bilionu elektronvoltů (TeV).
Pro HECO byly stanoveny hmotnostní limity pro elektrické náboje od 5e do 350e, kde e je náboj elektronu, a byla vyloučena existence HECO s hmotnostmi v rozsahu až 3,4 TeV.
Ve své druhé nejnovější studii se tým MoEDAL zaměřil na hledání monopólů vzniklých Schwingerovým mechanismem v datech ze srážek těžkých iontů pořízených během prvního běhu urychlovače LHC.
Tým opět žádné monopóly nenašel, ale stanovil dosud nejpřísnější hmotnostní limity pro Schwingerovy monopóly s nábojem mezi 2gD a 45gD, čímž vyloučil existenci monopólů s hmotnostmi až 80 GeV.
Search for Highly-Ionizing Particles in pp Collisions During LHC Run-2 Using the Full MoEDAL Detector, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2311.06509
B. Acharya et al, MoEDAL search in the CMS beam pipe for magnetic monopoles produced via the Schwinger effect, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.15682
Zdroj: CERN / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámky PH:
Pro laika opět celé bohužel poněkud obtížně srozumitelné.
Jak se lze občas dočíst, magnetické monopóly objeveny byly (viz např. také: Materiál se chová, jako by obsahoval magnetické monopóly). Ale (alespoň jak to chápu) se jedná dosud vždy o kvazičástice, nikoliv částice regulérní (i když i to je asi dost složité, protože si lze třeba i přečíst, že za kvazičástici se někdy pokládá třeba i foton; to je ale divné, když jde současně o nosič jedné ze základních interakcí.)
Viz také na podobné téma: V CERNu zpřesnili omezení pro magnetické monopóly (tentokrát šlo o projekt ATLAS)
