Великий адронний колайдер наближає нас до розгадки магнітних монополів

Магніти, якими ми прикрашаємо холодильники, завжди мають північний та південний полюси. Але що, якщо існує частка лише з одним полюсом? Ось уже понад сторіччя фізики шукають такі магнітні монополі. Нещодавнє дослідження колаборації ATLAS на Великому адронному колайдері (БАК) дало нові дані для відповіді на це питання.

У 1931 році фізик Пол Дірак довів, що існування магнітних монополів було б узгоджено з квантовою механікою. Пізніше, у 1970-х роках, теорії, які прагнуть об'єднати всі основні сили природи, передбачили їхню наявність. Було припущено, що магнітні монополі могли бути присутніми у ранньому Всесвіті, але зникли під час космічної інфляції.

Команда ATLAS шукає пари магнітних монополів масою до 4 тераелектронвольтів (ТеВ), які можуть утворюватися при зіткненнях протонів. Відповідно до теорії Дірака, магнітні монополі із зарядом 1gD могли б іонізувати матерію аналогічно об'єктам з високим електричним зарядом (HECO). У міру проходження частки через детектор ATLAS він фіксує енергію, яка пропорційна квадрату заряду частинки. Таким чином, магнітні монополі або HECO залишили значні енергетичні вклади в детекторі.

Провівши аналіз повного масиву даних із 2015 по 2018 роки, дослідники не виявили слідів магнітних монополів або HECO. Однак їх результати встановили одні із найсуворіших обмежень на швидкість виробництва магнітних монополів.

На даний момент експеримент ATLAS залишається найчутливішим до монополій у цьому діапазоні заряду. Фізики ATLAS продовжать свої пошуки, удосконалюючи методику та розробляючи нові стратегії для аналізу даних.