Nyt benchmarksæt til magnetiske monopolsøgninger

Et nyt benchmark er blevet sat i søgningen efter hypotetiske magnetiske monopoler produceret i atmosfæren gennem kollisioner med indkommende kosmiske stråler. Ved hjælp af simuleringer har et team ledet af Volodymyr Takhistov ved University of Tokyo sammenlignede data indsamlet ved forsøg, der søger efter monopoler, med de signaler, der forventes at blive produceret af kosmiske strålekollisioner. Dette gjorde det muligt for holdet at sætte nye grænser for eksistensen af ​​magnetiske monopoler.

I modsætning til elektriske ladninger ser magnetiske poler ikke ud til at eksistere uafhængigt af deres modstående poler. Hvis en stangmagnet blev brækket i to, for eksempel, ville begge dele simpelthen danne nye magneter med par af modstående poler. Men som demonstreret af Paul Dirac i 1931, ville eksistensen af ​​magnetiske monopoler skabe symmetri i Maxwells elektromagnetiske ligninger og ville også være i overensstemmelse med den kvantiserede natur af elektronens fundamentale ladning.

Som et resultat har magnetiske monopoler længe været genstand for teoretiske forudsigelser og eksperimentelle søgninger, men fysikere er ikke tættere på at bevise deres eksistens. Mange af disse søgninger har fokuseret på forudsigelsen om, at et stort antal monopoler kan være blevet skabt i det tidlige univers af Kibble-Zurek-mekanismen. Imidlertid har de høje usikkerheder i monopolmasserne forudsagt af denne model, kombineret med den usikre indflydelse af kosmisk inflation på tværs af store tidsskalaer, forhindret enhver verifikation af eksistensen af ​​disse magnetiske monopoler.

Hypotetisk flux

Takhistovs team har taget en anden tilgang og har undersøgt muligheden for, at monopoler skabes, når højenergiske kosmiske stråler kolliderer med Jordens atmosfære. Disse kollisioner sker hele tiden, og derfor kan en hypotetisk flux af magnetiske monopoler konstant regne ned på Jorden. Hvad mere er, vil disse monopoler passere gennem eksisterende partikeldetektorer, der leder efter monopoler - såsom Radio Ice Cherenkov Experiment (RICE) på Sydpolen.

I deres undersøgelse simulerede forskerne den atmosfæriske produktion af kosmiske strålemonopoler med masser på den elektrosvage skala: 5-100 TeV/C². De så også på, hvordan denne flux ville blive dæmpet af atmosfæren, når den gik mod Jordens overflade. Holdet kiggede derefter på data fra eksisterende eksperimenter, der skulle være i stand til at detektere en sådan atmosfærisk flux, hvis den faktisk eksisterede - inklusive RICE. Forskerne så også på søgninger efter monopoler i den lave ende af den elektrosvage skala, der blev udført ved Large Hadron Collider.

Disse eksperimenter har ikke foretaget nogen påvisninger indtil videre, så forskerne er i stand til at sætte øvre grænser for produktionen af ​​magnetiske monopoler i atmosfæren.

Holdet siger, at dets resultater giver et robust nyt benchmark for fremtidige monopoldetektionseksperimenter. Forskerne påpeger også, at en dedikeret søgning efter magnetiske monopoler ved hjælp af IceCube-detektoren på Sydpolen også kan vise sig frugtbar.

Forskningen er beskrevet i Physical Review Letters.

Stillingen Nyt benchmarksæt til magnetiske monopolsøgninger dukkede først på Fysik verden.

• Coinsmart. Europas bedste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. FRI ADGANG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis prøveversion.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/new-benchmark-set-for-magnetic-monopole-searches/