入ってくる宇宙線との衝突によって大気中で生成された仮想の磁気単極子を探すために、新しいベンチマークが設定されました。 シミュレーションを使用して、 ヴォロディミル・タヒストフ 東京大学では、単極子を探す実験で集められたデータと、宇宙線の衝突によって生成されると予想される信号を比較しました。 これにより、チームは磁気単極子の存在に新しい制限を設定することができました。
電荷とは異なり、磁極は対向する極から独立して存在しているようには見えません。 たとえば、棒磁石が1931つに壊れた場合、両方の部品が、対向する極のペアを持つ新しい磁石を形成するだけです。 しかし、XNUMX年にPaul Diracによって実証されたように、磁気単極子の存在は、マクスウェルの電磁気方程式に対称性を生み出し、電子の基本電荷の量子化された性質とも一致します。
その結果、磁気単極子は長い間理論的予測と実験的調査の対象となってきましたが、物理学者はそれらの存在を証明することに近づいていません。 これらの検索の多くは、Kibble-Zurekメカニズムによって初期の宇宙で多数の単極子が作成された可能性があるという予測に焦点を合わせています。 しかし、このモデルによって予測された単極子の質量の高い不確実性は、広大なタイムスケールにわたる宇宙のインフレーションの不確実な影響と相まって、これらの磁気単極子の存在の検証を妨げてきました。
仮想フラックス
タキストフのチームは別のアプローチを取り、高エネルギー宇宙線が地球の大気に衝突したときに単極子が生成される可能性を調査しました。 これらの衝突は常に発生するため、仮想的な磁気単極子の磁束が絶えず地球に降り注いでいる可能性があります。 さらに、これらの単極子は、南極でのラジオアイスチェレンコフ実験（RICE）など、単極子を探している既存の粒子検出器を通過します。
彼らの研究では、研究者たちは電弱スケールで質量を持つ宇宙線単極子の大気生成をシミュレートしました：5–100 TeV / C2。 彼らはまた、このフラックスが地球の表面に向かって進むときに、大気によってどのように減衰されるかを見ました。 次に、チームは、RICEを含め、実際に存在する場合にそのような大気フラックスを検出できるはずの既存の実験からのデータを調べました。 研究者たちはまた、大型ハドロン衝突型加速器で行われた電弱スケールの下限での単極子の探索にも注目しました。
トポロジカルキラル結晶に潜んでいる磁気単極子
これらの実験ではこれまでのところ何も検出されていないため、研究者たちは大気中での磁気単極子の生成に上限を設けることができました。
チームは、その結果が将来の単極検出実験のための強力な新しいベンチマークを提供すると述べています。 研究者たちはまた、南極でのIceCube検出器を使用した磁気単極子の専用検索も実り多いことを証明できると指摘しています。
研究はで説明されています Physical Review Lettersに.
ポスト 磁気単極子検索用の新しいベンチマークセット 最初に登場した 物理学の世界.
