大型强子对撞机实验瞄准磁单极子

已故物理学家约瑟夫·波尔钦斯基(Joseph Polchinski)曾说过，磁单极子的存在是“人们对尚未见过的物理学所能做出的最安全的赌注之一”。在寻找这些带有磁荷并由扩展标准模型的几种理论预测的粒子时，MoEDAL在大型强子对撞机 (LHC) 上的合作尚未证明 Polchinski 的正确性，但其最新发现标志着重大的进步向前。

结果发表在arXiv预印本服务器上的两篇论文中，大大缩小了这些假设粒子的搜索窗口。

在大型强子对撞机中，质子或重离子之间的相互作用可以产生磁单极子对。在质子之间的碰撞中，它们可以由单个虚拟光子(Drell-Yan机制)或两个虚拟光子的融合(光子融合机制)形成。通过一种称为施温格机制的过程，磁单极子对也可以在重离子碰撞中产生的巨大磁场中的真空中产生。

自 2012 年开始采集数据以来，MoEDAL 已经实现了多项第一，包括在大型强子对撞机上首次搜索通过光子聚变机制和施温格机制产生的磁单极子。

在第一项最新研究中，MoEDAL 合作寻找通过 Drell-Yan 和光子聚变机制产生的单极子和高电荷物体 (HECO)。该搜索基于大型强子对撞机第二次运行期间收集的质子-质子碰撞数据，首次使用完整的 MoEDAL 探测器。

完整的探测器包括两个对磁单极子、HECO 和其他高电离假设粒子敏感的主要系统。第一个可以永久记录磁单极子和 HECO 的轨迹，没有来自标准模型粒子的背景信号。这些轨迹是使用 INFN Bologna 的光学扫描显微镜进行测量的。