Sciencemag.cz
Doporučujeme
Aktuálně předpokládáme, že magnetické monopóly mohly být přítomny v raném vesmíru, ale během rané exponenciální fáze jeho rozpínání (inflace) se rozředily na dnešní neznatelně malou hustotu.
Vědci z experimentu ATLAS v CERNu nyní pátrali po dvojicích bodových magnetických monopólů s hmotnostmi až kolem 4 teraelektronvoltů (TeV). Tyto páry by mohly vznikat ve srážkách protonů při energii 13 TeV prostřednictvím dvou různých mechanismů Za prvé jde o hypotetický jev Drell-Yan, kdy magnetické monopóly vytváří virtuální foton produkovaný ve srážkách. Druhou možností je „fotonová fúze“, při které dva virtuální fotony vyzářené protony interagují a magnetické monopóly vzniknou při tom.
Zvolená detekční strategie týmu ATLAS se opírala o Diracovu teorii, která říká, že velikost nejmenšího magnetického náboje (gD) odpovídá 68,5násobku základní jednotky elektrického náboje, náboje elektronu (e). V důsledku toho by magnetický monopól s nábojem 1gD ionizoval hmotu podobně jako objekt s vysokým elektrickým nábojem (HECO, high-electric-charge object).
„Když částice ionizuje materiál detektoru, ATLAS zaznamená předanou energii, která je úměrná kvadrátu náboje částice. Proto by magnetické monopóly nebo HECO zanechávaly v detektoru ATLAS podél svých trajektorií velké pozůstatky energie. Vzhledem k tomu, že detektor ATLAS byl navržen pro záznam částic s malým elektrickým nábojem a neutrálních částic, je právě charakterizace těchto vysokoenergetických „depozitů“ pro hledání monopólů a HECO zásadní,“ uvádí průvodní tisková zpráva CERNu.
Ve své nové studii vědci z ATLASu prošli celý soubor dat z druhé fáze experimentu LHC (2015-2018) a hledali magnetické monopóly a HECO. Výsledek stanovuje jedny z nejpřísnějších omezení, které byly dosud pro rychlost produkce magnetických monopólů stanoveny. Hledání bylo zaměřeno na monopóly s magnetickým nábojem 1gD a 2gD a HECO s elektrickým nábojem 20e, 40e, 60e, 80e a 100e s hmotnostmi mezi 0,2 TeV a 4 TeV. Jednalo se také o první analýzu ATLASu, která zohlednila mechanismus produkce magnetických monopólů fotonovou fúzí.
Vzhledem k tomu, že v souboru dat nebyly prokázány ani magnetické monopóly, ani HECO, stanovili výzkumníci ATLASu nové limity pro rychlost produkce a hmotnost monopólů s magnetickým nábojem 1gD a 2gD. ATLAS zůstává experimentem s největší citlivostí na magnetické monopóly v tomto rozsahu nábojů.
Search for magnetic monopoles and stable particles with high electric charges in √s=13 TeVpp collisions with the ATLAS detector, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2308.04835
Zdroj: CERN / Phys.org, přeloženo / zkráceno
