Nowy benchmark dla wyszukiwania monopoli magnetycznych

Wyznaczono nowy punkt odniesienia w poszukiwaniu hipotetycznych monopoli magnetycznych wytwarzanych w atmosferze w wyniku zderzeń z nadchodzącymi promieniami kosmicznymi. Wykorzystując symulacje, zespół kierowany przez Wołodymyr Takhistow na Uniwersytecie Tokijskim porównał dane zebrane przez eksperymenty poszukujące monopoli z sygnałami, które mają być wytwarzane przez zderzenia promieniowania kosmicznego. Umożliwiło to zespołowi wyznaczenie nowych limitów istnienia monopoli magnetycznych.

W przeciwieństwie do ładunków elektrycznych, bieguny magnetyczne nie wydają się istnieć niezależnie od ich przeciwnych biegunów. Gdyby magnes sztabkowy został na przykład rozbity na dwie części, obie części po prostu utworzyłyby nowe magnesy z parami przeciwstawnych biegunów. Jednak, jak zademonstrował Paul Dirac w 1931 roku, istnienie monopoli magnetycznych stworzyłoby symetrię w równaniach elektromagnetyzmu Maxwella i byłoby również zgodne z kwantową naturą podstawowego ładunku elektronu.

W rezultacie monopole magnetyczne od dawna są przedmiotem przewidywań teoretycznych i poszukiwań eksperymentalnych, ale fizycy nie są bliżej udowodnienia ich istnienia. Wiele z tych poszukiwań koncentrowało się na przewidywaniu, że duża liczba monopoli mogła powstać we wczesnym wszechświecie przez mechanizm Kibble-Zurek. Jednak wysokie niepewności w masach monopoli przewidywanych przez ten model, w połączeniu z niepewnym wpływem kosmicznej inflacji w ogromnych skalach czasowych, uniemożliwiły jakąkolwiek weryfikację istnienia tych monopoli magnetycznych.

Hipotetyczny strumień

Zespół Takhistova przyjął inne podejście i zbadał możliwość powstawania monopoli, gdy wysokoenergetyczne promienie kosmiczne zderzają się z ziemską atmosferą. Te zderzenia zdarzają się cały czas i dlatego hipotetyczny strumień monopoli magnetycznych może nieustannie spadać na Ziemię. Co więcej, te monopole przechodzą przez istniejące detektory cząstek, które szukają monopoli – takie jak Radio Ice Cherenkov Experiment (RICE) na biegunie południowym.

W swoich badaniach naukowcy symulowali wytwarzanie w atmosferze monopoli promieniowania kosmicznego o masach w skali elektrosłabej: 5–100 TeV/C². Przyjrzeli się również, w jaki sposób ten strumień zostanie osłabiony przez atmosferę, gdy będzie zmierzał w kierunku powierzchni Ziemi. Zespół następnie przyjrzał się danym z istniejących eksperymentów, które powinny być w stanie wykryć taki przepływ atmosferyczny, jeśli rzeczywiście istniał – w tym RICE. Naukowcy przyjrzeli się również poszukiwaniom monopoli na dolnym końcu skali elektrosłabej, które przeprowadzono w Wielkim Zderzaczu Hadronów.

Eksperymenty te do tej pory nie doprowadziły do ​​żadnych detekcji, więc naukowcom udało się ustalić górne granice produkcji monopoli magnetycznych w atmosferze.

Zespół twierdzi, że jego wyniki stanowią solidny nowy punkt odniesienia dla przyszłych eksperymentów wykrywania monopoli. Naukowcy podkreślają również, że dedykowane poszukiwania monopoli magnetycznych za pomocą detektora IceCube na biegunie południowym mogą również okazać się owocne.

Badania opisano w Physical Review Letters.

Post Nowy benchmark dla wyszukiwania monopoli magnetycznych pojawiła się najpierw na Świat Fizyki.

• Coinsmart. Najlepsza w Europie giełda bitcoinów i kryptowalut.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. DARMOWY DOSTĘP.
• CryptoJastrząb. Radar Altcoin. Bezpłatna wersja próbna.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/new-benchmark-set-for-magnetic-monopole-searches/