Έλληνες ερευνητές του CERN στα χνάρια του μαγνητικού μονόπολου
Η πρώτη επιστημονική δημοσίευση -με ελληνική συμμετοχή- του πειράματος MoEDAL που διεξάγεται στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN) και αφορά την έρευνα των μαγνητικών μονοπόλων, αποτελεί ένα βήμα προόδου για την ανακάλυψη αυτού του, προς το παρόν, υποθετικού σωματιδίου που αφορά τον μαγνητισμό.
Σε πρώτη φάση, όπως έγινε γνωστό, το πείραμα MoEDAL του CERN κατάφερε να μειώσει το εύρος αναζήτησης του μαγνητικού μονοπόλου. Τρεις ελληνικής καταγωγής επιστήμονες του εξωτερικού αποτελούν μέλη της ερευνητικής κοινοπραξίας MoEDAL, που αναζητά το μαγνητικό μονόπολο: οι καθηγητές Νίκος Μαυρόματος και Μαρία Σακελλαριάδου του Τμήματος Φυσικής του King's College του Λονδίνου και η Βασιλική Μήτσου του Ινστιτούτου Σωματιδιακής Φυσικής του ισπανικού Πανεπιστημίου της Βαλένθια.
Τις τελευταίες δεκαετίες, διάφορα πειράματα προσπαθούν να βρουν ενδείξεις των μαγνητικών μονοπόλων στους επιταχυντές, συμπεριλαμβανομένου και του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN. Αυτά τα θεωρητικά σωματίδια προβλέφθηκαν αρχικά από τον νομπελίστα φυσικό Πολ Ντιράκ στη δεκαετία του 1930, αλλά ποτέ έως τώρα δεν έχουν παρατηρηθεί.
Όπως στον ηλεκτρισμό υπάρχουν δύο φορτία, ένα θετικό και ένα αρνητικό, στον μαγνητισμό υπάρχουν δύο πόλοι, ο βόρειος και ο νότιος. Ενώ όμως είναι εύκολο να απομονωθεί ένα θετικό ή ένα αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, κανείς ως τώρα δεν έχει συναντήσει ένα απομονωμένο μαγνητικό φορτίο, δηλαδή ένα μονόπολο.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο μαγνητισμός θα μπορούσε να είναι μια ιδιότητα των στοιχειωδών σωματιδίων. Συνεπώς, όπως τα ηλεκτρόνια μεταφέρουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και τα πρωτόνια μεταφέρουν θετικό φορτίο, έτσι και τα μονόπολα θα μπορούσαν θεωρητικά να έχουν μόνο έναν βόρειο ή μόνο έναν νότιο πόλο.
Αν τα μονόπολα πράγματι υπάρχουν, οι φυσικοί εκτιμούν ότι θα πρέπει να έχουν πολύ μεγάλη μάζα. Καθώς ο επιταχυντής του CERN παράγει συγκρούσεις σωματιδίων σε πρωτόγνωρες ενέργειες, οι φυσικοί ελπίζουν να παρατηρήσουν εκεί τέτοια σωματίδια. Για παράδειγμα, οι συγκρούσεις πρωτονίων υψηλής ενέργειας θα μπορούσαν να παράγουν ζεύγη μόνο βόρειου και αντίστοιχα μόνο νότιου μονoπόλου.
Το πείραμα MoEDAL (moedal.web.cern.ch) στον LHC έχει σχεδιαστεί ειδικά για να ανιχνεύσει αυτά τα μονόπολα. Αποτελείται από έναν μεγάλο παθητικό ανιχνευτή, που έχει εγκατασταθεί κοντά στο πείραμα LHCb. Ένα παγιδευμένο μονόπολο θα εκδήλωνε την παρουσία του κατά τη σάρωση του ανιχνευτή από ένα μαγνητόμετρο που καταγράφει την ύπαρξη μαγνητικού πεδίου.
Η πρώτη δημοσίευση της ερευνητικής κοινοπραξίας MoEDAL στο περιοδικό φυσικής υψηλών ενεργειών «Journal of High Energy Physics», βασίζεται στην ανάλυση των δεδομένων που συλλέχθηκαν κατά την πρώτη περίοδο λειτουργίας του LHC. Αν και ακόμη δεν υπάρχει καμία ένδειξη για παγιδευμένα μονόπολα, τα αποτελέσματα επέτρεψαν στο πείραμα MoEDAL να θέσει νέα όρια στη μάζα τους, υποθέτοντας έναν πιθανό τρόπο παραγωγής αυτών των υποθετικών σωματιδίων.
Το MoEDAL τώρα εργάζεται ενεργά για την ανάλυση των επόμενων δεδομένων που συλλέχθηκαν από το 2015 και μετά, όταν πλέον ο ανιχνευτής είχε τεθεί σε πλήρη λειτουργία, με ορατή, κατά τους επιστήμονες, την πιθανότητα επαναστατικών ανακαλύψεων στο πεδίο της Φυσικής.
