Νέο σύνολο σημείων αναφοράς για αναζητήσεις μαγνητικών μονοπόλων

Ένα νέο σημείο αναφοράς έχει τεθεί στην αναζήτηση υποθετικών μαγνητικών μονοπόλων που παράγονται στην ατμόσφαιρα μέσω συγκρούσεων με τις εισερχόμενες κοσμικές ακτίνες. Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις, μια ομάδα με επικεφαλής Volodymyr Takhistov στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο συνέκρινε δεδομένα που συλλέχθηκαν από πειράματα αναζήτησης μονοπόλων με τα σήματα που αναμένεται να παραχθούν από συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να θέσει νέα όρια στην ύπαρξη μαγνητικών μονοπόλων.

Σε αντίθεση με τα ηλεκτρικά φορτία, οι μαγνητικοί πόλοι δεν φαίνεται να υπάρχουν ανεξάρτητα από τους αντίθετους πόλους τους. Εάν ένας μαγνήτης ράβδου σπάσει στα δύο, για παράδειγμα, και τα δύο μέρη θα σχημάτιζαν απλώς νέους μαγνήτες με ζεύγη αντιτιθέμενων πόλων. Ωστόσο, όπως έδειξε ο Paul Dirac το 1931, η ύπαρξη μαγνητικών μονοπόλων θα δημιουργούσε συμμετρία στις εξισώσεις του ηλεκτρομαγνητισμού του Maxwell και θα ήταν επίσης συνεπής με την κβαντισμένη φύση του θεμελιώδους φορτίου του ηλεκτρονίου.

Ως αποτέλεσμα, τα μαγνητικά μονόπολα αποτελούν από καιρό αντικείμενο θεωρητικών προβλέψεων και πειραματικών αναζητήσεων, αλλά οι φυσικοί δεν είναι πιο κοντά στο να αποδείξουν την ύπαρξή τους. Πολλές από αυτές τις αναζητήσεις έχουν επικεντρωθεί στην πρόβλεψη ότι μεγάλοι αριθμοί μονοπόλων μπορεί να έχουν δημιουργηθεί στο πρώιμο σύμπαν από τον μηχανισμό Kibble–Zurek. Ωστόσο, οι υψηλές αβεβαιότητες στις μάζες των μονοπόλων που προβλέπονται από αυτό το μοντέλο, σε συνδυασμό με την αβέβαιη επίδραση του κοσμικού πληθωρισμού σε τεράστιες χρονικές κλίμακες, έχουν αποτρέψει οποιαδήποτε επαλήθευση της ύπαρξης αυτών των μαγνητικών μονοπόλων.

Υποθετική ροή

Η ομάδα του Takhistov έχει υιοθετήσει μια διαφορετική προσέγγιση και έχει διερευνήσει την πιθανότητα να δημιουργούνται μονόπολα όταν κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας συγκρούονται με την ατμόσφαιρα της Γης. Αυτές οι συγκρούσεις συμβαίνουν συνεχώς και επομένως μια υποθετική ροή μαγνητικών μονοπόλων θα μπορούσε να πέφτει συνεχώς βροχή στη Γη. Επιπλέον, αυτά τα μονόπολα θα περνούν από υπάρχοντες ανιχνευτές σωματιδίων που αναζητούν μονόπολα – όπως το Radio Ice Cherenkov Experiment (RICE) στο Νότιο Πόλο.

Στη μελέτη τους, οι ερευνητές προσομοίωσαν την ατμοσφαιρική παραγωγή μονοπόλων κοσμικής ακτίνας με μάζες στην ηλεκτροασθενή κλίμακα: 5–100 TeV/C². Εξέτασαν επίσης πώς αυτή η ροή θα εξασθενούσε από την ατμόσφαιρα καθώς κατευθυνόταν προς την επιφάνεια της Γης. Στη συνέχεια, η ομάδα εξέτασε δεδομένα από υπάρχοντα πειράματα που θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν μια τέτοια ατμοσφαιρική ροή εάν πράγματι υπήρχε - συμπεριλαμβανομένου του RICE. Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης έρευνες για μονοπόλια στο χαμηλό άκρο της ηλεκτροασθενούς κλίμακας που έγιναν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων.

Αυτά τα πειράματα δεν έχουν κάνει καμία ανίχνευση μέχρι στιγμής, έτσι οι ερευνητές μπορέσαμε να θέσουμε ανώτατα όρια στην παραγωγή μαγνητικών μονοπόλων στην ατμόσφαιρα.

Η ομάδα λέει ότι τα αποτελέσματά της παρέχουν ένα ισχυρό νέο σημείο αναφοράς για μελλοντικά πειράματα ανίχνευσης μονοπόλων. Οι ερευνητές επισημαίνουν επίσης ότι μια αποκλειστική αναζήτηση για μαγνητικά μονόπολα χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή IceCube στον Νότιο Πόλο θα μπορούσε επίσης να αποδειχθεί καρποφόρα.

Η έρευνα περιγράφεται στο Επιστολές Φυσικής Επισκόπησης.

Ο ορθοστάτης Νέο σύνολο σημείων αναφοράς για αναζητήσεις μαγνητικών μονοπόλων εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε Κόσμος Φυσικής.

• Coinsmart. Το καλύτερο ανταλλακτήριο Bitcoin και Crypto στην Ευρώπη.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ.
• CryptoHawk. Ραντάρ Altcoin. Δωρεάν δοκιμή.
• Πηγή: https://physicsworld.com/a/new-benchmark-set-for-magnetic-monopole-searches/