Experiment MoEDAL publikoval svoj prvý článok o magnetických monopóloch

Comparison Monopoles DipoleŽeneva 10.8. 2016. Dnes bol publikovaný článok v časopise JHEP, v ktorom MoEDAL experiment v CERNe zúžil okno, v ktorom sa môže nachádzať hypotetická častica – magnetic monopól. V posledných desaťročiach sa experimenty pokúšajú nájsť magnetic monopóly na urýchľovačoch, vrátane Veľkého hadrónového urýchľovača (LHC) v CERNe. Tieto častice boli prvýkrát predpovedané fyzikom Paulom Diracom v 30-tych rokoch minulého storočia, ale doposiaľ neboli nikdy pozorované.

Dnes MoEDAL oslavuje publikovanie svojho prvého fyzikálneho výsledku, čím sa pripája k ostatným LHC experimentom na hrane poznania,“ povedal hovorca MoEDAL experimentu James Pinfold.

Podobne ako má elektrina kladný a záporný náboj, tak aj magnetizmus má dva póly, severný a južný. Rozdiel je, že zatiaľčo je ľahké izolovať kladný alebo záporný elektrický náboj, nikto ešte nevidel osamotený magnetický náboj (monopól). Ak vezmete tyčový magnet a rozrežete ho na polovice, dostanete dva menšie tyčové magnety, pričom každý bude mať severný a južný pól. Teória však predpovedá, že magnetizmus by mohol byť vlastnosťou elementárnych častíc. Preto podobne ako elektróny majú záporný elektrický náboj a protóny kladný náboj, magnetic monopóly by mohli mať buď severný alebo južný pól.

Ak monopóly existujú, mali by mať veľmi veľkú hmotnosť. Pretože LHC produkuje zrážky pri doposiaľ najvyššej energii, fyzici by mohli pozorovať tieto častice, ak sú dostatočne ľahké, aby boli v dosahu LHC. Napr. vysokoenergetické fotón-fotónové interakcie by mohli vyprodukovať páry severných a južných monopólov. Monopóly by mohli prejaviť svoju prítomnosť vďaka svojmu magnetickému náboju a vďaka svojej veľmi veľkej ionizačnej schopnosti, podľa odhadov asi 4700-krát vyššej ako majú protóny. MoEDAL experiment sa zameriava na hľadanie práve týchto efektov.

MoEDAL pozostáva z prevažne pasívneho detektoru inštalovaného vedľa LHCb experimentu. Pretože monopóly silne ionizujú, zanechali by dráhy v plastických detektoroch (NTD), ktoré sa neskôr skúmajú pod mikroskopom. Monopóly by tiež rýchlo stratili svoju energiu a preto by mohli byť spomalené hliníkovými detektormi vážiacimi 0.8 tony, ktoré fungujú ako pasca. Monopól zachytený v pasci by signalizoval svoju prítomnosť neskôr pri skenovaní detektorov magnetometrom hľadajúcim magnetický náboj. Okrem toho má MoEDAL súbor TimePix kremíkových pixelových detektorov, ktoré slúžia na monitorovanie experimentu v reálnom čase.

Dnes publikovaný článok je založený na analýze dát z prvého behu LHC, keď detektor slúžiaci ako pasca bol ešte len prototypom. Aj keď výsledky neukazujú žiaden signál od monopólov, MoEDAL kolaborácii umožnili stanoviť nové limity na hmotnosť za predpokladu jednoduchého spôsobu produkcietýchto hypotetických častíc. Výsledky tiež jasne demonštrujú výborné schopnosti MoEDAL detektoru, ktoré budú naplno využité pri dátach, ktoré LHC teraz naberá pri vyššej energii. MoEDAL kolaborácia teraz pracuje na analýze dát získaných v r. 2015 s kompletným detektorom vrátane plastických NTD a detektorov slúžiacich ako pasca. Je tu možnosť revolučných objavovv niekoľkých scenároch novej fyziky.

Dnes publikovaný článok bol podpísaný stredoškolákmi zo Simon Langton School, Canterbury, UK, ktorá sa stala členom kolaborácie MoEDAL v r. 2013 a z Institute for Research in Schools (IRIS), ktorý sa snaží priniesť špičkový výskum na stredné školy.

Link na článok: http://arxiv.org/abs/1604.06645

Komentáre