CERNin laitteisto. Kuva: Daniel Dominguez/CERN.
Joel Kontinen
Vahvin magneettikenttä, joka on koskaan mitattu
missään universumissa, ei ole pystynyt tuottamaan havaittavia magneettisia monopoleja. Näiden hypoteettisten hiukkasten olemassaoloa ennustavat monet
laskelmat mahdollisista ilmiöistä hiukkasfysiikan vakiomallin ulkopuolella,
mutta yli vuosisadan etsimisen jälkeen niistä ei ole vieläkään löytynyt
merkkejä.
Kaikilla tiedossamme olevilla magneeteilla on
vähintään kaksi napaa – tyypillisesti pohjois- ja etelänapa – vastakkaisilla magneettivaroilla
varautuneina. Jotkut maailmankaikkeuden mallit ennustavat kuitenkin, että
hiukkasissa pitäisi olla vain pohjois- tai etelänapa, joita kutsutaan
magneettisiksi monopoleiksi.
Magneettisten monopolien olemassaolo selittäisi, miksi
esimerkiksi sähkövaraus kvantisoidaan, mikä tarkoittaa, että se tulee
vähimmäiskokoisina paketteina. Viime vuosisadan aikana tutkijat ovat etsineet
magneettisia monopoleja sekä avaruudesta että törmäyslaitteiden hiukkasten
törmäyksestä, mutta niitä ei ole vielä löydetty.
Igor Ostrovskiy Alabaman yliopistosta ja hänen
kollegansa etsivät monopoleja, joita tuotti ehdotettu Schwinger-ilmiö, jossa
erittäin voimakkaat magneettikentät voisivat spontaanisti tuottaa magneettisia
hiukkasia ja niiden antihiukkasia.
Magneettisten monopolien etsimiseen ryhmä käytti
suurinta koskaan mitattua magneettikenttää. Tämä tuotetaan Sveitsissä CERN:ssä
lähellä Geneveä sijaitsevassa Large Hadron Colliderissa(LHC). Siellä kaksi lyijyhiukkassädettä törmäävät yhteen poikkeuksellisella
nopeudella. Tuo magneettikenttä mittaa noin 1016 Teslaa – noin 2 miljardia
kertaa voimakkaampi kuin tyypillinen jääkaappimagneetti tai 100 000 kertaa
vahvempi kuin magnetaarin, voimakkaasti magnetisoidun neutronitähden,
magneettikenttä.
"Me olemme ehdottomasti herkimpiä kiihdytinten
magneettisten monopolien etsijöistä", Ostrovskiy sanoo. "Mitä
voimakkaampi magneettikenttä, sitä enemmän ja sitä raskaampia monopoleja voimme
teoriassa tuottaa." Siitä huolimatta tutkijat eivät löytäneet monopoleja,
mikä asetti ensimmäiset vahvat rajat näiden hiukkasten massalle: ne eivät voi
olla pienempiä kuin 70 kertaa protonin massa. "En usko, että on vielä aika
luovuttaa", Ostrovskiy sanoo.
Hän ja hänen tiiminsä ovat suunnitelleet lisää
kokeita, kun LHC käynnistyy uudelleen tänä vuonna kolmen vuoden tauon jälkeen,
jonka aikana törmäyskonetta päivitettiin saavuttamaan entistä korkeammat
energiatasot.
Mutta sekään ei pelasta big bangiä eli alkuräjähdystä,
jossa on monenlaisia virheitä.
Lähde:
Crane, Leah. 2022. Strongest ever magnetic field
fails to make predicted exotic particles New Scientist 2.2.
Tekstit
