Analys av de senaste uppgifterna som erhölls vid LHC efter omstart, gjorde att fysiker inte kunde hitta spår av magnetiska monopoler - hypotetiska partiklar med bara en positiv eller endast en negativ pol, enligt en artikel publicerad i arXiv.org elektroniska bibliotek.
”Trots att vi inte hittade monopoler lyckades vi ge nya, mest pålitliga uppskattningar av dess minimivikt och magnetfältstyrka. Det finns andra uppskattningar av dessa parametrar, men de gjordes på grundval av olika typer av antaganden, inte experimentell data, säger Arrtu Rajantie från Imperial College London (UK).
Magnetiska monopol är hypotetiska partiklar med en magnetisk pol, vars möjliga existens först meddelades av den engelska fysikern Paul Dirac 1931. Om forskare lyckas hitta dem i naturen eller skapa dem i laboratoriet, kommer denna upptäckt entydigt att bekräfta antagandet att de elektriska laddningarna för alla partiklar är diskreta mängder, som nästan alla moderna fysiska teorier bygger på.
Fysiker har ännu inte kunnat göra detta av ett enkelt skäl - monopolens massa, som teoretiker tror idag, är mycket stor. Det är minst en tredjedel av massan på en proton och är sannolikt jämförbar med massan på T-kvarken, den hittills tyngsta elementära partikeln. Moderna partikelacceleratorer har nyligen börjat nå denna nivå, varför tidigare sökningar efter monopol i den form som Dirac föreställde dem var omöjliga i praktiken.
Till exempel började LHC leta efter monopol först 2011, då en MoEDAL-detektor installerades i sin ring, utformad för att observera spåren efter dessa superheavypartiklar. Det är en uppsättning metallskärmar och flera hundra aluminiumämnen installerade mellan dem och samverkar med flygande partiklar.
Som tänkt av skaparna av MoEDAL kommer några av monopolerna "fastna" inuti dessa stavar, så att de kan upptäckas med överkänsliga magnetfältsensorer baserade på superledare.
De tre senaste försöken att hitta monopol med sådana fällor - 2012, 2013 och 2015 - har misslyckats. Trots detektorernas ökade känslighet och fördubblingen av kraften hos själva LHC har fysiker inte lyckats hitta några spår av unipolära magnetiska partiklar, som kraftigt begränsade fältet för deras möjliga sökningar.
Liknande resultat, enligt James Pinfold, en projektledare vid University of Alberta i Edmonton, Kanada, erhölls genom att analysera ett komplett datasätt för hela LHC: s andra cykel, under vilken MoEDAL samlade sex gånger mer information än för alla föregående gång.
Kampanjvideo:
Enligt forskare kunde de från början upptäcka ungefär fyra dussin potentiella spår av monopol, men omprövning visade att de alla orsakades av fel och fel i driften av superledande magnetfältgivare och inte av verkliga elementära partiklar.
Sådana mätresultat, som Pinfold noterar, indikerar att en monopols minsta massa är cirka 400 miljarder elektron volt, vilket är ungefär 400 gånger massan för en proton och tre gånger massan för en T-kvark. Rajantis grupp kom till liknande slutsatser när de analyserade data från en annan del av LHC - SPS-acceleratorn, där, som forskarna trodde, enskilda monopol kunde kombineras i par.
Sådana tunga partiklar kommer enligt fysiker att vara extremt svåra att söka efter vid LHC och till och med vid dess efterföljare, den ILC linjära kollideraren, som kontinuerligt observerar kollisioner av kärnor och protoner under många år. Av denna anledning kan mysteriet om diskretiteten hos elektriska laddningar förbli olöst under flera decennier, konstaterar forskare.