Исследователи из Ноттингемского университета в сотрудничестве с международной командой провели новую работу, воспользовавшись выведенным из эксплуатации участком пучковой трубы Большого адронного коллайдера (БАК) в ЦЕРНе. Это исследование направлено на проверку существования магнитных монополей, гипотетических элементарных частиц, представляющих собой изолированный магнит с одним полюсом (северным или южным).
Публикация в Physical Review Letters представила результаты, установившие самые строгие на сегодняшний день ограничения на существование магнитных монополей, расширяя наше понимание о природе этих трудных для обнаружения частиц. Ведущим теоретиком работы выступил Оливер Гулд, стипендиат Дороти Ходжкин в Школе физики и астрономии Ноттингемского университета. Он подчеркнул, что подтверждение существования магнитных монополей стало бы революцией в физике, хотя на сегодняшний день непосредственное обнаружение этих частиц всё ещё остаётся непостижимо.
Команда сосредоточила свои поиски на выведенном из эксплуатации участке пучковой трубы LHC в ЦЕРНе, Европейской организации ядерных исследований. В рамках исследования «Monopole and Exotics Detector at the LHC (MoEDAL)» была проанализирована секция пучковой трубы из бериллия, расположенная в точке столкновения частиц в эксперименте «Compact Muon Solenoid» (CMS). Эта труба подвергалась воздействию излучения от миллиардов столкновений ионов сверхвысокой энергии, происходивших всего в нескольких сантиметрах от неё.
Адитья Упрети, аспирант и ведущий экспериментального анализа в группе MoEDAL под руководством профессора Островского из Университета Алабамы, уточнил: «Близкое расположение пучковой трубы к точке столкновения ультрарелятивистских тяжёлых ионов предоставляет уникальную возможность исследовать монополи с беспрецедентно высокими магнитными зарядами. Так как магнитный заряд сохраняется, монополи не могут распадаться и, предположительно, будут улавливаться материалом трубы, что позволяет нам искать их с помощью приборов, чувствительных к магнитному заряду».
Исследователи изучали образование магнитных монополей при столкновениях тяжёлых ионов в LHC, которые создавали магнитные поля, превышающие по силе даже поля быстро вращающихся нейтронных звёзд. Эти мощные поля могут привести к спонтанному возникновению магнитных монополей через механизм Швингера.
По словам Оливера Гулда: «Наши расчеты показали, что это место на Земле может оказаться самым перспективным для обнаружения магнитного монополя».
Команда MoEDAL использовала сверхпроводящий магнитометр для сканирования трубы на наличие сигнатур захваченного магнитного заряда. Несмотря на то, что доказательства существования магнитных монополей не были найдены, результаты исследования исключают существование монополей с массой менее 80 ГэВ/c² (где c — скорость света) и устанавливают ведущие в мире ограничения на магнитные заряды в диапазоне от двух до 45 базовых единиц.
Теперь исследователи планируют расширить свои поиски. Оливер Гулд заключил: «Текущие исследования проводились на участке из первого запуска Большого адронного коллайдера до 2013 года и при более низких энергиях. Расширение экспериментов на более поздние этапы при более высоких энергиях может удвоить наши экспериментальные возможности».
Источник: iXBT
