- 9,512
- 18
- 8 Ноя 2022
Ученые MoEDAL продолжают исследования неуловимых частиц.
Легендарный физик-теоретик Джозеф Полчински однажды предсказал существование магнитных монополей "одной из самых верных ставок на ещё не открытые явления природы" - уверенное предсказание, сулящее революционные последствия для фундаментальной науки. Коллаборация MoEDAL в Большом адронном коллайдере (БАК) продолжает поиски этих частиц, обладающих магнитным зарядом и предсказываемых рядом теорий, дополняющих Стандартную модель. Последние результаты исследований, Для просмотра ссылки Войдиили Зарегистрируйся в двух статьях на сервере препринтов arXiv, значительно сузили рамки поиска этих гипотетических частиц.
В БАК магнитные монополи могут образовываться в результате взаимодействий между протонами или тяжелыми ионами. В столкновениях протонов они могут возникать из одного виртуального фотона (механизм Дрелла–Яна) или слияния двух виртуальных фотонов (механизм фотонного слияния). Также пары магнитных монополей могут производиться из вакуума в огромных магнитных полях, создаваемых при почти промахивающихся столкновениях тяжелых ионов, через процесс, называемый механизмом Швингера.
С 2012 года, когда началась регистрация данных, MoEDAL достиг ряда первых результатов, включая первые поиски в БАК магнитных монополей, произведенных через механизм фотонного слияния и механизм Швингера.
В первом из последних исследований коллаборация MoEDAL искала монополи и объекты с высоким электрическим зарядом (HECOs), произведенные через механизмы Дрелла–Яна и фотонного слияния, используя данные о столкновениях протонов, собранные во время второго этапа работы БАК и впервые применяя полностью оборудование детектора MoEDAL.
Основная система детектора способна регистрировать следы магнитных монополей и HECOs без фоновых сигналов от частиц Стандартной модели. Эти следы измеряются с помощью оптических сканирующих микроскопов в INFN Bologna. Вторая система содержит около тонны ловушек, предназначенных для захвата магнитных монополей, и сканируется в ETH Zurich с помощью специального магнитометра SQUID для поиска захваченных монополей.
Последние сканирования не выявили магнитных монополов или HECOs, но установили границы масс и скорости производства этих частиц при различных значениях спина частиц.
Диапазон допустимых значений магнитных зарядов сузился до крошечного интервала от единицы до десятикратного значения фундаментальной единицы, так называемого заряда Дирака (gD). Более того, тщательный анализ позволил полностью исключить существование подобных монополей с массами вплоть до колоссальной величины около 3,9 триллионов электронвольт (ТэВ) - энергетического масштаба, абсолютно недостижимого для современных ускорителей частиц. Таким образом, поиски этих эфемерных объектов вступили в принципиально новую фазу с куда более жесткими ограничениями.
Для HECOs пределы масс были установлены для электрических зарядов от 5e до 350e, где e — заряд электрона, и исключено существование HECOs с массами до 3.4 ТэВ.
"Эксперимент MoEDAL открывает перед нашей коллаборацией поистине безграничные горизонты в исследовании гипотетических фундаментальных объектов, - с энтузиазмом заявляет Джеймс Пинфолд, один из ведущих представителей проекта. - Мы получаем беспрецедентный шанс заглянуть в обширнейшие теоретические "миры возможного", по сути, неизведанные пространства открытий для этих загадочных частиц".
Во Для просмотра ссылки Войдиили Зарегистрируйся команда MoEDAL сосредоточилась на поиске монополей, произведенных через механизм Швингера, используя данные о столкновениях тяжелых ионов, собранные во время первого этапа работы БАК. В уникальной попытке команда исследовала демонтированный участок трубы эксперимента CMS в поисках захваченных монополей.
И снова, несмотря на отсутствие обнаруженных монополей, были установлены самые строгие на сегодняшний день пределы масс для монополей Швингера с зарядом от 2gD до 45gD, исключая существование монополей с массами до 80 ГэВ.
"Жизненно важное значение механизма Швингера заключается в том, что производство составных монополей не подавляется в сравнении с элементарными, как это происходит в процессах Дрелла–Яна и фотонного слияния", объясняет Пинфолд. "Таким образом, если монополи являются составными частицами, наши и предыдущие поиски монополей Швингера могли быть первыми реальными шансами их обнаружить."
В ближайшем будущем возможности революционного детектора MoEDAL будут существенно расширены благодаря вводу в эксплуатацию дополнительной передовой экспериментальной установки MAPP (MoEDAL Apparatus for Penetrating Particles). Это новаторское устройство, предназначенное для регистрации проникающих частиц, откроет коллаборации беспрецедентные перспективы в поисках фундаментально новых форм материи. Благодаря синергии MoEDAL и MAPP, мы получим поистине уникальные возможности для систематического сканирования ранее недосягаемых участков "океана неизведанного" в мире субатомной физики.
Легендарный физик-теоретик Джозеф Полчински однажды предсказал существование магнитных монополей "одной из самых верных ставок на ещё не открытые явления природы" - уверенное предсказание, сулящее революционные последствия для фундаментальной науки. Коллаборация MoEDAL в Большом адронном коллайдере (БАК) продолжает поиски этих частиц, обладающих магнитным зарядом и предсказываемых рядом теорий, дополняющих Стандартную модель. Последние результаты исследований, Для просмотра ссылки Войди
В БАК магнитные монополи могут образовываться в результате взаимодействий между протонами или тяжелыми ионами. В столкновениях протонов они могут возникать из одного виртуального фотона (механизм Дрелла–Яна) или слияния двух виртуальных фотонов (механизм фотонного слияния). Также пары магнитных монополей могут производиться из вакуума в огромных магнитных полях, создаваемых при почти промахивающихся столкновениях тяжелых ионов, через процесс, называемый механизмом Швингера.
С 2012 года, когда началась регистрация данных, MoEDAL достиг ряда первых результатов, включая первые поиски в БАК магнитных монополей, произведенных через механизм фотонного слияния и механизм Швингера.
В первом из последних исследований коллаборация MoEDAL искала монополи и объекты с высоким электрическим зарядом (HECOs), произведенные через механизмы Дрелла–Яна и фотонного слияния, используя данные о столкновениях протонов, собранные во время второго этапа работы БАК и впервые применяя полностью оборудование детектора MoEDAL.
Основная система детектора способна регистрировать следы магнитных монополей и HECOs без фоновых сигналов от частиц Стандартной модели. Эти следы измеряются с помощью оптических сканирующих микроскопов в INFN Bologna. Вторая система содержит около тонны ловушек, предназначенных для захвата магнитных монополей, и сканируется в ETH Zurich с помощью специального магнитометра SQUID для поиска захваченных монополей.
Последние сканирования не выявили магнитных монополов или HECOs, но установили границы масс и скорости производства этих частиц при различных значениях спина частиц.
Диапазон допустимых значений магнитных зарядов сузился до крошечного интервала от единицы до десятикратного значения фундаментальной единицы, так называемого заряда Дирака (gD). Более того, тщательный анализ позволил полностью исключить существование подобных монополей с массами вплоть до колоссальной величины около 3,9 триллионов электронвольт (ТэВ) - энергетического масштаба, абсолютно недостижимого для современных ускорителей частиц. Таким образом, поиски этих эфемерных объектов вступили в принципиально новую фазу с куда более жесткими ограничениями.
Для HECOs пределы масс были установлены для электрических зарядов от 5e до 350e, где e — заряд электрона, и исключено существование HECOs с массами до 3.4 ТэВ.
"Эксперимент MoEDAL открывает перед нашей коллаборацией поистине безграничные горизонты в исследовании гипотетических фундаментальных объектов, - с энтузиазмом заявляет Джеймс Пинфолд, один из ведущих представителей проекта. - Мы получаем беспрецедентный шанс заглянуть в обширнейшие теоретические "миры возможного", по сути, неизведанные пространства открытий для этих загадочных частиц".
Во Для просмотра ссылки Войди
И снова, несмотря на отсутствие обнаруженных монополей, были установлены самые строгие на сегодняшний день пределы масс для монополей Швингера с зарядом от 2gD до 45gD, исключая существование монополей с массами до 80 ГэВ.
"Жизненно важное значение механизма Швингера заключается в том, что производство составных монополей не подавляется в сравнении с элементарными, как это происходит в процессах Дрелла–Яна и фотонного слияния", объясняет Пинфолд. "Таким образом, если монополи являются составными частицами, наши и предыдущие поиски монополей Швингера могли быть первыми реальными шансами их обнаружить."
В ближайшем будущем возможности революционного детектора MoEDAL будут существенно расширены благодаря вводу в эксплуатацию дополнительной передовой экспериментальной установки MAPP (MoEDAL Apparatus for Penetrating Particles). Это новаторское устройство, предназначенное для регистрации проникающих частиц, откроет коллаборации беспрецедентные перспективы в поисках фундаментально новых форм материи. Благодаря синергии MoEDAL и MAPP, мы получим поистине уникальные возможности для систематического сканирования ранее недосягаемых участков "океана неизведанного" в мире субатомной физики.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
