Az LHC-n az újraindítás után kapott legfrissebb adatok elemzése ismét nem tette lehetővé a fizikusoknak, hogy nyomokat találjanak a mágneses monopóliumokban - hipotetikus részecskékben, amelyeknek csak pozitív vagy csak negatív pólusa van - állítja az arXiv.org elektronikus könyvtárban közzétett cikk.
„Annak ellenére, hogy nem találtunk monopolekat, új, legmegbízhatóbb becsléseket tudtunk adni annak minimális tömegére és mágneses térerősségére. Vannak más becslések is ezekről a paraméterekről, de különféle feltételezésekre alapozták őket, nem pedig kísérleti adatokra”- mondta Arrtu Rajantie a London Imperial College-ból (Egyesült Királyság).
A mágneses monopolek hipotetikus részecskék, amelyek egyetlen mágneses pólusúak, és amelyek létezéséről először Paul Dirac angol fizikus 1931-ben bejelentette. Ha a tudósoknak sikerül megtalálniuk őket a természetben, vagy elkészítik azokat a laboratóriumban, akkor ez a felfedezés egyértelmûen megerõsíti azt a feltételezést, miszerint az összes részecske elektromos töltése diszkrét mennyiség, amelyen szinte minden modern fizikai elmélet alapul.
A fizikusok még nem tudták ezt megtenni egy egyszerű ok miatt - a monopólok tömege, ahogyan az ma az elméleti szakemberek szerint ma nagyon nagy. Ez egy proton tömegének legalább egyharmada, és valószínűleg összehasonlítható a T-kvarc tömegével, amely a mai napig a legnehezebb elemi részecske. A modern részecskegyorsítók csak a közelmúltban kezdték el elérni ezt a szintet, ezért a gyakorlatban lehetetlen volt korábban olyan monopóliumokat keresni, amelyekben Dirac elképzelte őket.
Például az LHC csak 2011-ben kezdte meg a monopóliumok keresését, amikor egy gyűrűjébe egy MoEDAL detektor került felszerelésre, amelynek célja ezen szuper-nehéz részecskék nyomának megfigyelése. Ez egy fémszűrő és több száz alumínium lapkészlet, amelyek közöttük vannak felszerelve és a repülő részecskékkel kölcsönhatásban.
Amint azt a MoEDAL alkotói elképzelik, néhány monopólium elakad ezekben a rudakban, így szupravezetőkön alapuló, túlérzékeny mágneses mező érzékelőkkel észlelhetők.
Az ilyen csapdákat használó monopólok megtalálásának utolsó három kísérlete - 2012-ben, 2013-ban és 2015-ben - kudarcot vallott. Annak ellenére, hogy a detektorok érzékenysége megnövekedett, és maga az LHC teljesítménye megkétszereződött, a fizikusok nem találtak olyan nyomokat az egypólusú mágneses részecskékről, amelyek élesen szűkítették a lehetséges kutatásukat.
James Pinfold, a kanadai Edmontoni Alberta Egyetem projektvezetője szerint hasonló eredményeket kaptunk a teljes adatkészlet elemzésével az LHC teljes második ciklusában, amely során a MoEDAL hatszor több információt gyűjtött, mint az előző alkalommal.
Promóciós videó:
A tudósok szerint kezdetben körülbelül négy tucat lehetséges monopólium nyomot detektáltak, de az újratesztelés kimutatta, hogy mindegyik szupravezető mágneses mező-érzékelő működési zavarainak és hibáinak oka, nem pedig valódi elemi részecskék.
Az ilyen mérési eredmények, amint azt Pinfold megjegyzi, azt mutatják, hogy a monopólium minimális tömege körülbelül 400 milliárd elektron volt, ami körülbelül 400-szorosa a proton tömegének és a T-kvarc tömegének háromszorosa. Rajanti csoport hasonló következtetésekre jutott, amikor az LHC másik részéből - az SPS-gyorsítóból - származó adatokat elemezte, amelyben, ahogyan a tudósok hitte, az egyes monopolek párosíthatóak.
Ezeket a nehéz részecskéket a fizikusok szerint rendkívül nehéz megtalálni az LHC-n és még annak utódján, az ILC lineáris ütközőn is, folyamatosan figyelemmel kísérve a magok és protonok ütközését évekig. Ezért az elektromos töltések tisztaságának rejtélye évtizedek óta megoldatlan maradhat - vonják le a tudósok.