Большой адронный коллайдер приближает нас к разгадке магнитных монополей

Магниты, которыми мы украшаем холодильники, всегда имеют северный и южный полюсы. Но что, если существует частица только с одним полюсом? Вот уже более столетия физики ищут такие магнитные монополи. Недавнее исследование коллаборации ATLAS на Большом адронном коллайдере (БАК) принесло новые данные для ответа на этот вопрос.

В 1931 году физик Пол Дирак доказал, что существование магнитных монополей было бы согласовано с квантовой механикой. Позже, в 1970-х годах, теории, стремящиеся объединить все основные силы природы, предсказали их наличие. Было предположено, что магнитные монополи могли присутствовать в ранней Вселенной, но исчезли во время космической инфляции.

Команда ATLAS ищет пары магнитных монополей массой до 4 тераэлектронвольтов (ТэВ), которые могут образовываться при столкновениях протонов. Согласно теории Дирака, магнитные монополи с зарядом 1gD могли бы ионизировать материю аналогично объектам с высоким электрическим зарядом (HECO). По мере прохождения частицы через детектор ATLAS, он фиксирует энергию, которая пропорциональна квадрату заряда частицы. Таким образом, магнитные монополи или HECO оставили бы значительные энергетические вклады в детекторе.

Проведя анализ полного массива данных с 2015 по 2018 годы, исследователи не обнаружили следов магнитных монополей или HECO. Однако их результаты установили одни из самых строгих ограничений на скорость производства магнитных монополей.

На данный момент эксперимент ATLAS остается самым чувствительным к монополям в этом диапазоне заряда. Физики ATLAS продолжат свои поиски, усовершенствуя методику и разрабатывая новые стратегии для анализа данных.