Analýza nejnovějších dat získaných na LHC po jeho restartu opět neumožnila fyzikům najít stopy magnetických monopolů - hypotetické částice s pouze kladným nebo pouze záporným pólem, podle článku zveřejněného v elektronické knihovně arXiv.org.
"Přestože jsme nenašli monopoly, podařilo se nám podat nové, nejspolehlivější odhady jeho minimální hmotnosti a síly magnetického pole." Existují i další odhady těchto parametrů, ale byly provedeny na základě různých druhů předpokladů, nikoli experimentálních údajů, “řekl Arttu Rajantie z Imperial College London (UK).
Magnetické monopoly jsou hypotetické částice s jedním magnetickým pólem, jehož možnou existenci poprvé oznámil anglický fyzik Paul Dirac v roce 1931. Pokud se vědcům podaří najít je v přírodě nebo je vytvořit v laboratoři, pak tento objev jednoznačně potvrdí předpoklad, že elektrické náboje všech částic jsou diskrétní veličiny, na nichž jsou založeny téměř všechny moderní fyzikální teorie.
Fyzici to zatím nedokázali z jediného jednoduchého důvodu - hmotnost monopolu, jak teoretici dnes věří, je velmi velká. Je to alespoň třetina hmotnosti protonu a je s největší pravděpodobností srovnatelná s hmotností T-kvarku, nejtěžší elementární částice, která byla dosud vytvořena. Moderní urychlovače částic dosáhly této úrovně teprve nedávno, což je důvod, proč dřívější hledání monopolů ve formě, v jaké si je Dirac představoval, bylo v praxi nemožné.
Například LHC začalo hledat monopoly až v roce 2011, kdy byl do jeho prstence nainstalován detektor MoEDAL, jehož cílem bylo sledovat stopy těchto superheavy částic. Je to sada kovových obrazovek a mezi nimi je instalováno několik stovek hliníkových polotovarů, které interagují s létajícími částicemi.
Jak si představili tvůrci MoEDAL, některé monopoly se „uvíznou“uvnitř těchto tyčí, takže je lze detekovat pomocí supersenzitivních magnetických senzorů založených na supravodičích.
Poslední tři pokusy najít monopoly využívající takové pasti - v roce 2012, 2013 a 2015 - selhaly. Navzdory zvýšení citlivosti detektorů a zdvojnásobení síly samotného LHC fyzici nedokázali najít žádné stopy unipolárních magnetických částic, což ostře zúžilo pole jejich možného vyhledávání.
Podobné výsledky podle Jamese Pinfolda, vedoucího projektu na University of Alberta v Edmontonu v Kanadě, byly získány analýzou úplného datového souboru pro celý druhý cyklus LHC, během kterého MoEDAL nashromáždil šestkrát více informací než po celou předchozí dobu.
Propagační video:
Podle vědců byli zpočátku schopni odhalit asi čtyři desítky potenciálních stop monopolů, ale opakované testování ukázalo, že všechny byly způsobeny selháním a chybami v činnosti supravodivých senzorů magnetického pole, a nikoli skutečnými elementárními částicemi.
Takové výsledky měření, jak poznamenává Pinfold, ukazují, že minimální hmotnost monopolu je asi 400 miliard elektronových voltů, což je asi 400násobek hmotnosti protonu a trojnásobek hmotnosti T kvarku. Rajantiho skupina dospěla k podobným závěrům, když analyzovala data z jiné části LHC - urychlovače SPS, ve kterém, jak vědci věřili, jednotlivé monopoly mohly být sloučeny do dvojic.
Podle fyziků bude těžké najít takové těžké částice na LHC a dokonce i na jeho nástupci, lineárním kolizoru ILC, který po mnoho let nepřetržitě sleduje kolize jader a protonů. Z tohoto důvodu může tajemství diskrétnosti elektrických nábojů zůstat po několik desetiletí nevyřešeno, tvrdí vědci.