Analysen af de nyeste data, der blev opnået ved LHC efter dens genstart, tillader ikke engang fysikere at finde spor af magnetiske monopoler - hypotetiske partikler med kun en positiv eller kun negativ pol, ifølge en artikel offentliggjort i det arXiv.org elektroniske bibliotek.
”På trods af det faktum, at vi ikke fandt monopoler, lykkedes det os at give nye, mest pålidelige skøn over dens minimumsmasse og magnetfeltstyrke. Der er andre estimater af disse parametre, men de blev foretaget på baggrund af forskellige former for antagelser, ikke eksperimentelle data,”sagde Arrtu Rajantie fra Imperial College London (UK).
Magnetiske monopol er hypotetiske partikler med en magnetisk pol, hvis mulig eksistens først blev annonceret af den engelske fysiker Paul Dirac i 1931. Hvis forskere formår at finde dem i naturen eller skabe dem i et laboratorium, vil denne opdagelse utvetydigt bekræfte antagelsen om, at de elektriske ladninger af alle partikler er diskrete mængder, som næsten alle moderne fysiske teorier er baseret på.
Fysikere har endnu ikke været i stand til at gøre dette af en simpel grund - monopolens masse, som teoretikere mener i dag, er meget stor. Det er mindst en tredjedel af massen af en proton og er sandsynligvis sammenlignelig med massen af T-kvarken, den hidtil tyngste elementære partikel. Moderne partikelacceleratorer er først for nylig begyndt at nå dette niveau, og det er grunden til, at tidligere søgninger efter monopol i den form, som Dirac forestillede sig, var umulige i praksis.
For eksempel begyndte LHC først at lede efter monopoler i 2011, da en MoEDAL-detektor blev installeret i sin ring, designet til at observere sporene fra disse superheavy partikler. Det er et sæt metalskærme og flere hundrede aluminiumsemner installeret mellem dem og interagerer med flyvende partikler.
Som tænkt af skaberne af MoEDAL, vil nogle af monopolerne "sidde fast" inde i disse stænger, så de kan opdages ved hjælp af overfølsomme magnetfeltfølerer baseret på superledere.
De sidste tre forsøg på at finde monopoler ved hjælp af sådanne fælder - i 2012, 2013 og 2015 - er mislykkedes. På trods af stigningen i detektorernes følsomhed og fordoblingen af selve LHC-kraften har fysikere ikke været i stand til at finde spor af unipolære magnetiske partikler, som skarpt indsnævrede feltet for deres mulige søgninger.
Lignende resultater blev ifølge James Pinfold, en projektleder på University of Alberta i Edmonton, Canada, opnået ved at analysere det komplette datasæt for hele LHC's anden cyklus, hvor MoEDAL akkumulerede seks gange mere information end for al den foregående gang.
Salgsfremmende video:
Ifølge videnskabsmænd var de oprindeligt i stand til at registrere omkring fire dusin potentielle spor af monopoler, men genprøvning viste, at de alle var forårsaget af funktionsfejl og fejl i driften af superledende magnetfeltsensorer og ikke af ægte elementære partikler.
Sådanne måleresultater, som Pinfold bemærker, indikerer, at en monopols mindste masse er ca. 400 milliarder elektron volt, hvilket er ca. 400 gange massen af en proton og tre gange massen af en T-kvark. Rajantis gruppe kom til lignende konklusioner og analyserede data fra en anden del af LHC - SPS-acceleratoren, hvor individuelle monopoler, som forskerne troede, kan kombineres i par.
Sådanne tunge partikler vil ifølge fysikere være ekstremt vanskelige at søge efter på LHC og endda ved dens efterfølger, den ILC lineære collider, og kontinuerligt observere kollisioner af kerner og protoner i mange år. Af denne grund kan mysteriet om diskretiteten ved elektriske ladninger forblive uopløst i flere årtier, konkluderer forskere.