LHC: ltä sen uudelleenkäynnistyksen jälkeen saatujen uusimpien tietojen analysointi ei jälleen kerran antanut fyysikoille mahdollisuutta löytää magneettisten monopolien jälkiä - hypoteettisia hiukkasia, joissa on vain positiivinen tai vain negatiivinen napa, arXiv.org-sähköiseen kirjastoon lähetetyn artikkelin mukaan.
”Huolimatta siitä, että emme löytäneet monopoleja, onnistuimme antamaan uusia, luotettavia arvioita sen minimimassasta ja magneettikentän voimakkuudesta. Näistä parametreista on muita arvioita, mutta ne tehtiin monenlaisten oletusten perusteella, ei kokeellisiin tietoihin”, sanoi Arrtu Rajantie Lontoon Imperial Collegesta (Iso-Britannia).
Magneettiset monopolit ovat hypoteettisia hiukkasia, joissa on yksi magneettinapa, joiden mahdollisesta olemassaolosta ilmoitti ensimmäisen kerran englantilainen fyysikko Paul Dirac vuonna 1931. Jos tutkijoilla on mahdollisuus löytää ne luonnosta tai luoda ne laboratoriossa, niin tämä löytö vahvistaa yksiselitteisesti oletuksen, että kaikkien hiukkasten sähkövaraukset ovat erillisiä määriä, joihin melkein kaikki nykyaikaiset fysikaaliset teoriat perustuvat.
Fyysikot eivät ole vielä kyenneet tekemään tätä yhdestä yksinkertaisesta syystä - monopolin massa, kuten teoreetikot uskovat nykyään, on erittäin suuri. Se on vähintään kolmasosa protonin massasta ja on todennäköisimmin verrattavissa T-kvarkin, tähän mennessä raskaimman alkuainepartikkelin massaan. Nykyaikaiset hiukkaskiihdyttimet ovat vasta äskettäin alkaneet saavuttaa tämän tason, minkä vuoksi aikaisemmat etsinnät monopoleista muodossa, jonka Dirac kuvitteli ne olivat käytännössä mahdottomia.
Esimerkiksi LHC alkoi etsiä monopoleja vasta vuonna 2011, kun renkaaseen asennettiin MoEDAL-ilmaisin, joka oli suunniteltu tarkkailemaan näiden superheavyisten hiukkasten jälkiä. Se on joukko metallisia seuloja ja useita satoja alumiinivalmisteita, jotka on asennettu niiden väliin ja jotka ovat vuorovaikutuksessa lentävien hiukkasten kanssa.
MoEDALin luojat ovat suunnitelleet, että jotkut monopoleista "jumittuvat" näiden tankojen sisälle, jotta ne voidaan havaita superjohteisiin perustuvilla yliherkillä magneettikenttäantureilla.
Kolme viimeistä yritystä löytää sellaisia ansoja käyttäviä monopoleja - vuosina 2012, 2013 ja 2015 - ovat epäonnistuneet. Huolimatta ilmaisimien herkkyyden lisääntymisestä ja itse LHC: n tehon kaksinkertaistumisesta, fyysikot eivät ole löytäneet jälkiä yksinapaisista magneettisista hiukkasista, jotka kavensivat jyrkästi niiden mahdollisten hakujen kenttää.
Kanadan Edmontonin Albertan yliopiston projektijohtajan James Pinfoldin mukaan samanlaiset tulokset saatiin analysoimalla LHC: n koko toisen vaiheen täydellinen tietoaineisto, jonka aikana MoEDAL keräsi kuusi kertaa enemmän tietoa kuin koko edellisen kerran.
Mainosvideo:
Tutkijoiden mukaan he pystyivät alun perin havaitsemaan noin neljä tusinaa mahdollisia jälkiä monopoleista, mutta toinen tarkistus osoitti, että ne kaikki johtuivat virheistä ja virheistä suprajohtavien magneettikenttäantureiden toiminnassa, eivät oikeiden alkuainehiukkasten kanssa.
Tällaiset mittaustulokset, kuten Pinfold toteaa, osoittavat, että monopolin vähimmäismassa on noin 400 miljardia elektronivoltta, joka on noin 400-kertainen protonin massaan ja kolme kertaa T-kvarkin massaan. Rajantin ryhmä tuli samoihin johtopäätöksiin analysoidessaan tietoja LHC: n toisesta osasta - SPS-kiihdyttimestä, jossa yksittäiset monopolit voitiin yhdistää pareiksi, kuten tutkijat uskoivat.
Fysiikan mukaan tällaisia raskaita hiukkasia on erittäin vaikea etsiä LHC: stä ja jopa sen seuraajasta, ILC: n lineaarisesta törmäyksestä, tarkkailemalla jatkuvasti ytimien ja protonien törmäyksiä monien vuosien ajan. Tästä syystä sähkövarausten salaamattomuuden mysteeri voi jäädä ratkaisematta useita vuosikymmeniä, tutkijat toteavat.