Nytt riktmärke för magnetiska monopolsökningar PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Nytt riktmärke för magnetiska monopolsökningar

Tidsstämpel: 16 juni 2022 9:54

Ett nytt riktmärke har satts i sökandet efter hypotetiska magnetiska monopoler som produceras i atmosfären genom kollisioner med inkommande kosmiska strålar. Med hjälp av simuleringar, ett team ledd av Volodymyr Takhistov vid University of Tokyo jämförde data som samlats in genom experiment som letade efter monopoler med de signaler som förväntas produceras av kosmisk strålkollisioner. Detta gjorde det möjligt för teamet att sätta nya gränser för förekomsten av magnetiska monopoler.

googletag.cmd.push (funktion () {googletag.display ('div-gpt-ad-3759129-1');});

Till skillnad från elektriska laddningar verkar magnetiska poler inte existera oberoende av deras motsatta poler. Om en stavmagnet bröts i två till exempel, skulle båda delarna helt enkelt bilda nya magneter med par av motstående poler. Men som demonstrerades av Paul Dirac 1931, skulle förekomsten av magnetiska monopoler skapa symmetri i Maxwells ekvationer av elektromagnetism och skulle också överensstämma med den kvantiserade naturen hos elektronens grundläggande laddning.

Som ett resultat har magnetiska monopoler länge varit föremål för teoretiska förutsägelser och experimentella sökningar, men fysiker är inte närmare att bevisa deras existens. Många av dessa sökningar har fokuserat på förutsägelsen att ett stort antal monopoler kan ha skapats i det tidiga universum av Kibble-Zurek-mekanismen. De höga osäkerheterna i monopolmassorna som förutspås av denna modell, i kombination med det osäkra inflytandet av kosmisk inflation över stora tidsskalor, har dock förhindrat någon verifiering av existensen av dessa magnetiska monopoler.

Hypotetiskt flöde

Takhistovs team har tagit ett annat tillvägagångssätt och har undersökt möjligheten att monopoler skapas när kosmiska strålar med hög energi kolliderar med jordens atmosfär. Dessa kollisioner händer hela tiden och därför kan ett hypotetiskt flöde av magnetiska monopoler regna ner konstant på jorden. Dessutom skulle dessa monopoler passera genom befintliga partikeldetektorer som söker efter monopoler – som Radio Ice Cherenkov Experiment (RICE) på Sydpolen.

I sin studie simulerade forskarna den atmosfäriska produktionen av kosmiska strålmonopoler med massor på den elektrosvaga skalan: 5–100 TeV/C2. De tittade också på hur detta flöde skulle dämpas av atmosfären när det gick mot jordens yta. Teamet tittade sedan på data från befintliga experiment som borde kunna detektera ett sådant atmosfäriskt flöde om det verkligen fanns – inklusive RICE. Forskarna tittade också på sökningar efter monopoler i den nedre delen av den elektrosvaga skalan som gjordes vid Large Hadron Collider.

Dessa experiment har inte gjort några upptäckter hittills, så forskarna kan vi sätta övre gränser för produktionen av magnetiska monopoler i atmosfären.

Teamet säger att dess resultat ger ett robust nytt riktmärke för framtida monopoldetekteringsexperiment. Forskarna påpekar också att en dedikerad sökning efter magnetiska monopoler med hjälp av IceCube-detektorn på sydpolen också kan visa sig vara fruktbar.

Forskningen beskrivs i Fysiska granskningsbrev.

Posten Nytt riktmärke för magnetiska monopolsökningar visades först på Fysikvärlden.

Tidsstämpel:

Mer från Fysikvärlden