Nuevo conjunto de referencia para búsquedas de monopolos magnéticos

Se ha establecido un nuevo punto de referencia en la búsqueda de hipotéticos monopolos magnéticos producidos en la atmósfera a través de colisiones con los rayos cósmicos entrantes. Utilizando simulaciones, un equipo dirigido por Volodymyr Takhistov en la Universidad de Tokio comparó los datos recopilados por experimentos en busca de monopolos con las señales que se espera que produzcan las colisiones de rayos cósmicos. Esto permitió al equipo establecer nuevos límites sobre la existencia de monopolos magnéticos.

A diferencia de las cargas eléctricas, los polos magnéticos no parecen existir independientemente de sus polos opuestos. Si una barra magnética se partiera en dos, por ejemplo, ambas partes simplemente formarían nuevos imanes con pares de polos opuestos. Sin embargo, como demostró Paul Dirac en 1931, la existencia de monopolos magnéticos crearía simetría en las ecuaciones de electromagnetismo de Maxwell y también sería coherente con la naturaleza cuantificada de la carga fundamental del electrón.

Como resultado, los monopolos magnéticos han sido durante mucho tiempo objeto de predicciones teóricas y búsquedas experimentales, pero los físicos no están más cerca de probar su existencia. Muchas de estas búsquedas se han centrado en la predicción de que el mecanismo Kibble-Zurek puede haber creado una gran cantidad de monopolos en el universo primitivo. Sin embargo, las altas incertidumbres en las masas de los monopolos predichas por este modelo, combinadas con la influencia incierta de la inflación cósmica a lo largo de vastas escalas de tiempo, han impedido cualquier verificación de la existencia de estos monopolos magnéticos.

Flujo hipotético

El equipo de Takhistov ha adoptado un enfoque diferente y ha explorado la posibilidad de que se creen monopolos cuando los rayos cósmicos de alta energía chocan con la atmósfera terrestre. Estas colisiones ocurren todo el tiempo y, por lo tanto, un flujo hipotético de monopolos magnéticos podría estar lloviendo constantemente sobre la Tierra. Además, estos monopolos pasarían a través de detectores de partículas existentes que están buscando monopolos, como el Experimento Radio Ice Cherenkov (RICE) en el Polo Sur.

En su estudio, los investigadores simularon la producción atmosférica de monopolos de rayos cósmicos con masas en la escala electrodébil: 5–100 TeV/C². También observaron cómo la atmósfera atenuaría este flujo a medida que se dirigía hacia la superficie de la Tierra. Luego, el equipo analizó los datos de los experimentos existentes que deberían poder detectar dicho flujo atmosférico si realmente existiera, incluido RICE. Los investigadores también analizaron las búsquedas de monopolos en el extremo inferior de la escala electrodébil que se realizaron en el Gran Colisionador de Hadrones.

Estos experimentos no han hecho ninguna detección hasta el momento, por lo que los investigadores pudieron poner límites superiores a la producción de monopolos magnéticos en la atmósfera.

El equipo dice que sus resultados proporcionan un nuevo punto de referencia sólido para futuros experimentos de detección de monopolos. Los investigadores también señalan que una búsqueda dedicada de monopolos magnéticos utilizando el detector IceCube en el Polo Sur también podría resultar fructífera.

La investigación se describe en Physical Review Letters.

El puesto Nuevo conjunto de referencia para búsquedas de monopolos magnéticos apareció por primera vez en Mundo de la física.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/new-benchmark-set-for-magnetic-monopole-searches/