Los investigadores utilizaron una sección del tubo del haz del LHC para buscar monopolos magnéticos, partículas hipotéticas con un polo magnético.
Su investigación, que incluyó el análisis de los efectos de la radiación de las colisiones de iones de alta energía, no reveló la existencia de monopolos, pero impuso restricciones estrictas a su existencia, lo que avanzó en nuestra comprensión de la física de partículas.
Investigación sobre el monopolio magnético
Nueva investigación que utiliza una sección fuera de servicio de un tubo de haz del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en… CERN Los científicos están más cerca que nunca de probar si existen monolitos magnéticos.
Científicos de Universidad de NottinghamEn colaboración con un equipo internacional, han revelado las limitaciones más estrictas hasta el momento sobre la existencia de monopolos magnéticos, ampliando los límites de lo que se sabe sobre estas elusivas partículas. Su investigación fue publicada el 15 de agosto en la revista. Cartas de revisión de materiales.
Fundamentos teóricos y enfoque del estudio.
En física de partículas, un monopolo magnético es una partícula elemental hipotética que es un imán aislado con un solo polo magnético (polo norte y ningún polo sur o viceversa).
«¿Podría haber partículas con un solo polo magnético, ya sea al norte o al sur?», dijo Oliver Gould, investigador de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham, quien es el principal teórico del estudio. «Esta seguía siendo una posibilidad intrigante, que era». retomado por los famosos físicos Pierre Curie y Paul Dirac.» «Confirmar su existencia sería un cambio importante en la física, pero hasta ahora la investigación experimental no ha dado ningún resultado.»
Configuración y metodología experimentales.
El equipo centró su investigación en una sección fuera de servicio del tubo del haz del LHC en el CERN, la organización europea para la investigación nuclear. El estudio fue realizado por físicos del Monopole and UFO Detector en el experimento LHC (MoEDAL), examinando una sección de tubo de haz de berilio identificada en el punto de colisión de partículas para el experimento del solenoide de muón compacto (CMS). Este tubo contenía radiación de miles de millones de colisiones de iones de alta energía que ocurrieron a sólo unos centímetros de distancia.
«La proximidad del tubo del haz al punto de colisión de iones pesados ultrarelativistas brinda una oportunidad única para explorar monopolos con cargas magnéticas sin precedentes», explicó Aditya Upreti, candidato a doctorado que dirigió el análisis experimental mientras trabajaba en el grupo MoEDAL del profesor Ostrovsky. en la Universidad de Alabama. «Debido a que la carga magnética se conserva, los monopolos no pueden descomponerse y se espera que queden atrapados por el material del tubo, lo que nos permite buscarlos de manera confiable utilizando un dispositivo que es directamente sensible a la carga magnética».
Resultados y direcciones futuras
Los investigadores estudiaron la producción de monopolos magnéticos durante las colisiones de iones pesados en el Gran Colisionador de Hadrones, que generaron campos magnéticos más fuertes que los producidos por las estrellas de neutrones que giran rápidamente. Campos tan intensos pueden crear espontáneamente monopolos magnéticos mediante el mecanismo de Schwinger.
«A pesar de ser un viejo trozo de tubería destinado a ser eliminado, nuestras predicciones indicaban que podría ser el lugar más prometedor de la Tierra para encontrar un monopolo magnético», añadió Oliver.
El equipo de MoEDAL utilizó un magnetómetro superconductor para escanear el tubo del haz en busca de signos de carga magnética atrapada. Aunque no encontraron evidencia de la existencia de monopolos magnéticos, sus resultados descartan la existencia de monopolos más ligeros que 80 GeV/s (donde c es la velocidad de la luz) y proporcionan limitaciones líderes en el mundo para cargas magnéticas que van de 2 a 45 fundamentales. unidades.
El equipo de investigación ahora planea ampliar el alcance de su investigación y Oliver concluye: “El tubo de haz que utilizamos era del primer experimento del Gran Colisionador de Hadrones, que se realizó antes de 2013 y con energías más bajas. El reciente experimento con energías más altas podría duplicar el alcance de nuestros experimentos. «Ahora también estamos pensando en estrategias de búsqueda de monopolos magnéticos completamente diferentes».
Referencia: “Búsqueda MoEDAL en tubo de haz CMS de monopolos magnéticos producidos mediante el efecto Schwinger” antes del 15 de agosto de 2024, Cartas de revisión de materiales.
doi: 10.1103/PhysRevLett.133.071803
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