Nuovo benchmark impostato per le ricerche monopolistiche magnetiche

Un nuovo punto di riferimento è stato fissato nella ricerca di ipotetici monopoli magnetici prodotti nell’atmosfera attraverso collisioni con raggi cosmici in arrivo. Utilizzando simulazioni, un team guidato da Volodymyr Takhistov presso l'Università di Tokyo ha confrontato i dati raccolti da esperimenti alla ricerca di monopoli con i segnali che si prevede vengano prodotti dalle collisioni di raggi cosmici. Ciò ha consentito al team di stabilire nuovi limiti all’esistenza dei monopoli magnetici.

A differenza delle cariche elettriche, i poli magnetici non sembrano esistere indipendentemente dai loro poli opposti. Se ad esempio una barra magnetica venisse spezzata in due, entrambe le parti formerebbero semplicemente nuovi magneti con coppie di poli opposti. Tuttavia, come dimostrato da Paul Dirac nel 1931, l'esistenza di monopoli magnetici creerebbe simmetria nelle equazioni dell'elettromagnetismo di Maxwell e sarebbe anche coerente con la natura quantizzata della carica fondamentale dell'elettrone.

Di conseguenza, i monopoli magnetici sono stati a lungo oggetto di previsioni teoriche e ricerche sperimentali, ma i fisici non sono ancora riusciti a dimostrarne l’esistenza. Molte di queste ricerche si sono concentrate sulla previsione che un gran numero di monopoli potrebbero essere stati creati nell’universo primordiale dal meccanismo Kibble-Zurek. Tuttavia, le elevate incertezze sulle masse dei monopoli previsti da questo modello, combinate con l’incerta influenza dell’inflazione cosmica su vaste scale temporali, hanno impedito qualsiasi verifica dell’esistenza di questi monopoli magnetici.

Flusso ipotetico

Il team di Takhistov ha adottato un approccio diverso e ha esplorato la possibilità che si creino monopoli quando i raggi cosmici ad alta energia entrano in collisione con l'atmosfera terrestre. Queste collisioni avvengono in continuazione e quindi un ipotetico flusso di monopoli magnetici potrebbe piovere costantemente sulla Terra. Inoltre, questi monopoli passerebbero attraverso i rilevatori di particelle esistenti che stanno cercando i monopoli, come il Radio Ice Cherenkov Experiment (RICE) al Polo Sud.

Nel loro studio, i ricercatori hanno simulato la produzione atmosferica di monopoli di raggi cosmici con masse sulla scala elettrodebole: 5–100 TeV/C². Hanno anche osservato come questo flusso verrebbe attenuato dall’atmosfera mentre si dirige verso la superficie della Terra. Il team ha poi esaminato i dati degli esperimenti esistenti che dovrebbero essere in grado di rilevare un tale flusso atmosferico se davvero esistesse – incluso RICE. I ricercatori hanno anche esaminato le ricerche di monopoli nella fascia bassa della scala elettrodebole effettuate al Large Hadron Collider.

Questi esperimenti non hanno finora effettuato alcuna rilevazione, quindi i ricercatori sono riusciti a porre limiti massimi alla produzione di monopoli magnetici nell'atmosfera.

Il team afferma che i suoi risultati forniscono un nuovo solido punto di riferimento per i futuri esperimenti di rilevamento dei monopoli. I ricercatori sottolineano inoltre che anche una ricerca dedicata ai monopoli magnetici utilizzando il rilevatore IceCube al Polo Sud potrebbe rivelarsi fruttuosa.

La ricerca è descritta in Physical Review Letters.

Il post Nuovo benchmark impostato per le ricerche monopolistiche magnetiche apparve prima Mondo della fisica.

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