Una nueva investigación que utiliza una sección de un tubo de haz del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN ha permitido a los científicos probar más que nunca si existen monopolos magnéticos.
Científicos de la Universidad de Nottingham, junto con un equipo internacional, han revelado las limitaciones más estrictas hasta el momento sobre la existencia de monopolos magnéticos, ampliando los límites de lo que se sabe sobre estas elusivas partículas. Su investigación se publica hoy en Physical Review Letters.
En física de partículas, un monopolo magnético es una partícula elemental hipotética que es un imán aislado con un solo polo magnético (un polo norte con un polo sur o viceversa).
Oliver Gould, miembro de Dorothy Hodgkin en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham y teórico principal del estudio, dijo: “¿Podría haber partículas con un solo polo magnético, norte o sur? Esta posibilidad intrigante, la física popular. Defendida por Dan Pierre Curie, Paul Dirac y Joseph Polchinsky, ha sido uno de los misterios más fascinantes de la física teórica”.
El equipo centró su búsqueda en una sección desconectada del tubo del haz del LHC en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Realizado por físicos del Detector Monopolo y Exóticos del experimento LHC (MoEDAL), el estudio examinó la sección del tubo del haz de berilio ubicada en el lugar de colisión de partículas para el experimento Compact Muon Solenoid (CMS). La tubería había resistido la radiación de miles de millones de colisiones de iones de energía ultra alta a sólo unos centímetros de distancia.
“La proximidad del haz de luz al lugar de colisión de iones pesados altamente relativistas proporciona una oportunidad única para sondear monopolos con cargas magnéticas inusualmente altas”, explicó Aditya Aparetti, Ph.D. candidato que dirigió el análisis empírico mientras trabajaba en el grupo MoEDAL del profesor Ostrowski en la Universidad de Alabama. “Dado que la carga magnética se conserva, los monopolos no pueden desintegrarse y se espera que queden atrapados en el material de la tubería, lo que nos permite detectar de manera confiable la carga magnética a través de un dispositivo directamente sensible”.
Los investigadores estudiaron la producción de monopolos magnéticos durante las colisiones de iones pesados en el LHC, que crearon campos magnéticos más fuertes que los de las estrellas de neutrones que giran rápidamente. Campos tan intensos pueden conducir a la creación espontánea de monopolos magnéticos mediante el mecanismo de Schönger.
Oliver añadió: “A pesar de ser un viejo trozo de tubería, nuestras predicciones indican que puede ser el lugar más prometedor de la Tierra para encontrar un monopolo magnético”.
La colaboración MoEDAL utilizó un magnetómetro superconductor para escanear el tubo del haz en busca de firmas de carga magnética atrapada. Aunque no encontraron evidencia de monopolos magnéticos, sus resultados excluyen la existencia de monopolos más ligeros que 80 GeV/c² (donde c es la velocidad de la luz) y proporcionan barreras universales para cargas magnéticas de 2 a 45 unidades básicas.
El equipo de investigación ahora planea ampliar su búsqueda, concluyó Oliver: “El tubo de luz que utilizamos proviene del primer experimento del Gran Colisionador de Hadrones, realizado antes y con energías más bajas en 2013. Energías más altas Ahora también estamos considerando estrategias de búsqueda completamente diferentes para monopolos magnéticos.”
