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在一个国际科学家团队使用大型强子对撞机进行了第一次探索磁单极子的实验之后 ， 寻找一种难以捉摸的基本粒子比以往任何时候都更加可行 。
【科学家在大型强子对撞机上寻找难以捉摸的基本粒子】
欧洲核研究组织 (CERN) 的科学家和诺丁汉大学的物理学家和单极子和外来探测器 (MoEDAL) 使用大型强子对撞机探索了由获得诺贝尔奖的美国物理学家 Julian Swinger 提出的生产机制 。 他们的发现今天发表在 《自然》杂志上 。
该团队正在寻找磁单极子 ， 一种假设的基本粒子 ， 几种理论预测的只有一个磁极 ， 但尚未被发现 。 确认它们的存在将对物理学产生革命性影响 ， 证明存在当前主流物理学理论标准模型没有捕捉到的自然定律 ， 并允许以独特的方式探索新的定律 。
“这种特定的单极子搜索具有开创性 ， 并为进一步搜索开辟了一条新的、有希望的途径 ， ”阿拉巴马大学 MoEDAL 物理学家、该论文的通讯作者 Igor Ostrovskiy 说 。 “我们是第一次搜索具有有限大小的磁单极子——最近理论预测的类型——实际上是可以检测到的 ， 虽然我们没有发现任何磁单极子 ， 但我们能够为单极子的质量设定第一个可靠的限制 。 ”
该团队在世界上最大和最强大的粒子加速器上寻找重离子碰撞中磁单极子的产生 。 碰撞产生了强磁场 ， 比快速旋转的中子星更强大 ， 这种强磁场可以通过施温格机制自发产生磁单极子 。
“施温格机制的一大优势是 ， 我们可以比迄今为止在大型强子对撞机上探索的任何其他生产过程更可靠地计算其速率 ， ”诺丁汉大学研究员奥利弗·古尔德说 ， 他对此进行了理论计算 。 搜索 。 “这让我们对实验应该看到多少个单极子作为其质量和磁荷的函数有了一个很好的了解 。 由于没有看到过 ， 我们可以可靠地说磁单极子一定比某个值重” 。
为了检测磁单极子 ， MoEDAL 研究人员使用超导磁力计扫描暴露于 LHC 铅-铅碰撞的检测器模块 ， 以寻找被困磁荷的特征 。 在没有信号迹象的情况下 ， 研究人员能够排除轻于 75 GeV/c2（其中 c 是光速）的单极子的存在 ， 其磁荷的磁荷基本单位为 1 到 3 个基本单位 。
奥利弗总结说：“寻找磁单极子的历史悠久 ， 与粒子物理学中的许多理论建议密切相关 。 然而 ， 这是第一个使我们能够推断出任何可能的磁单极子特性的明确限制的实验 。 这样做依赖于理论家和实验家之间的密切合作 。 ”
MoEDAL 计划在不久的将来获取更多数据并提高其对具有更大磁荷的更重单极子的敏感性 。
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