BelNET logo

Электронный портал ядерных знаний Республики Беларусь

Belarusian Nuclear Education and Training Portal - BelNET

eng

rus

Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "4885"
2024-04-29
Поиск магнитных монополей на LHC

Покойный физик Джозеф Полчински однажды сказал, что существование магнитных монополей - это «одна из самых безопасных ставок, которую можно сделать на еще не увиденную физику». В поисках этих частиц, обладающих магнитным зарядом и предсказываемых несколькими теориями, расширяющими Стандартную модель, коллаборация MoEDAL на Большом адронном коллайдере (LHC) пока не доказала правоту Полчински, но последние результаты исследований ознаменовали значительный прорыв. Результаты, о которых сообщается в двух работах, опубликованных на сервере препринтов, значительно сужают окно поиска этих гипотетических частиц.

На LHC пары магнитных монополей могут быть получены во взаимодействиях между протонами или тяжелыми ионами. В столкновениях протонов монополи могут образовываться из одного виртуального фотона (механизм Дрелла-Яна) или слияния двух виртуальных фотонов (механизм фотонного слияния, the photon-fusion mechanism). Пары магнитных монополей также могут образовываться из вакуума в сильных магнитных полях, создаваемых при близких столкновениях тяжелых ионов, в результате процесса, называемого механизмом Швингера.

С момента начала приема данных в 2012 году MoEDAL провел первые поиски на LHC магнитных монополей, образующихся с помощью механизма фотонного слияния и механизма Швингера. В одном из своих последних исследований коллаборация MoEDAL искала монополи и объекты с большим электрическим зарядом (High Electric Charge Objects, HECO), возникающие по механизмам Дрелла-Яна и фотонного слияния. Поиск основывался на данных по протон-протонным столкновениям, собранных во время второго запуска LHC с использованием детектора MoEDAL.

Детектор состоит из двух основных систем, чувствительных к магнитным монополям, HECO и другим высокоионизирующим гипотетическим частицам. Первая система может постоянно регистрировать треки магнитных монополей и HECO при этом фоновые сигналы от частиц Стандартной модели отсутствуют. Эти треки измеряются с помощью оптических сканирующих микроскопов в INFN Bologna. Вторая система состоит из примерно тонны ловушек, предназначенных для захвата магнитных монополей. Эти ловушки делают MoEDAL единственным в мире экспериментом на коллайдере, позволяющим точно и непосредственно определять магнитный заряд магнитных монополей. Ловушки сканируются в ETH Zurich с помощью специального типа магнитометра под названием SQUID для поиска любых монополей.

В ходе последнего сканирования ловушек команда MoEDAL не обнаружила магнитных монополей или HECO, но установила границы массы и скорости образования этих частиц для различных значений их спина. Для магнитных монополей ограничения на массу были установлены для магнитных зарядов от 1 до 10 раз превышающих единицу магнитного заряда, заряда Дирака (gD). Существование монополей с массами до 3,9 триллиона электронвольт (ТэВ) было исключено. Для HECO пределы массы были установлены для электрических зарядов от 5e до 350e, где e - заряд электрона, и существование HECO с массой до 3,4 ТэВ было исключено.

В следующем исследовании команда MoEDAL сосредоточилась на поиске монополей, образующихся с помощью механизма Швингера, в данных о столкновениях тяжелых ионов первого запуска LHC. В рамках уникального проекта она просканировала выведенную из эксплуатации секцию пучковой трубы эксперимента CMS. И снова команда не обнаружила монополей, но установила самые строгие на сегодняшний день ограничения на массу швингеровских монополей с зарядом от 2gD до 45gD, исключив существование монополей с массами до 80 ГэВ.

Вскоре к детектору MoEDAL присоединится аппарат MoEDAL Apparatus for Penetrating Particles, сокращенно MAPP, который позволит эксперименту охватить еще более широкую сеть в поисках новых частиц.

Загрузить:
acern_logo.gif4594image/gif2020-05-11 15:39:57
Вход, регистрация