MoEDAL实验
MoEDAL（Monopole and Exotics Detector at the LHC），即大型强子对撞机单极子和奇异粒子探测器，是位于大型强子对撞机（LHC）的粒子物理学实验。
实验概况
[编辑]MoEDAL与LHCb共用8号交互点（Interaction Point 8，简称Point 8、IP8或P8）的实验洞穴，位于法国安省的费内-伏尔泰，紧邻瑞士日内瓦州梅兰边境。其主要目标是直接搜寻磁单极子[1][2][3]或双荷子，以及其他高度电离的稳定大质量粒子（SMPs）和赝稳定大质量粒子（pseudo-SMPs）。
探测方法
[编辑]MoEDAL主要采用两种探测方法：核径迹探测器和铝制的磁单极捕获装置。[4]
- 核径迹探测器：在交互点周围布置了约10平方米的核径迹探测器。这些探测器会因高度电离粒子（如磁单极子或高度带电粒子）的通过而产生特征性损伤。
- 铝制捕获装置：在交互点周围放置了约800公斤的铝条，用于捕获稳定大质量粒子以供后续研究。这些铝条借由超导量子干涉仪（SQUID）磁力计进行检测，以灵敏地探测磁单极子的存在。
研究进展
[编辑]作为LHC的第七个实验，MoEDAL于2010年5月获得欧洲核子研究中心（CERN）研究委员会的批准，并于2011年1月开始首次试验部署。[5]
2012年，MoEDAL的精度超越了同类实验。2015年，实验安装了新的探测器，[6]但截至2017年，该实验仍未发现任何磁单极子，只给出了磁单极子新的产生截面上限值与其各自对应之质量下限值。[7]
2021年，MoEDAL团队进行了史上首次使用粒子加速器进行双荷子的搜寻分析。虽然他们尚未找到任何双荷子存在的迹象，但他们基于以Drell-Yan过程成对产生双荷子-反双荷子对的假设，给出其在不同电荷、磁荷和自旋的情景各自对应之产生截面上限值和质量下限值（各自落在870–3120 GeV的区间，95%信心水准）。[8]
2022年，研究团队试着搜寻以施温格效应产生的磁单极子。[9]虽然他们仍旧未能观测到磁单极子存在的迹象，但也为其质量给出了直接的下限值。[10]
参与机构
[编辑]MoEDAL是个国际研究合作团队，其发言人为艾伯塔大学的詹姆斯·平弗德（James Pinfold）教授。该团队的成员来自多个国家的众多研究机构。参与机构包括[11]：
- 加拿大：艾伯塔大学、不列颠哥伦比亚大学、协和大学
- 美国：阿拉巴马大学、塔夫茨大学、维吉尼亚大学
- 英国：帝国理工学院、伦敦国王学院、伦敦玛丽女王大学、轨迹分析系统有限公司（Track Analysis Systems Ltd）
- 意大利：博洛尼亚大学、意大利国家核物理研究所、国际理论物理中心
- 瑞士：欧洲核子研究中心
- 捷克：布拉格捷克理工大学
- 芬兰：赫尔辛基大学
- 韩国：西江大学
- 阿尔及利亚：阿尔及尔天文台
- 罗马尼亚：罗马尼亚太空科学研究所
- 西班牙：西班牙粒子物理研究所
参考资料
[编辑]- ^ Patrizii, Laura; Zouleikha, Sahnoun; Togo, Vincent. Searches for cosmic magnetic monopoles: past, present and future. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2019, 337 (2161): 20180328. PMID 31707955. doi:10.1098/rsta.2018.0328.
- ^ Milton, Kimball A. Theoretical and experimental status of magnetic monopoles. Rep. Prog. Phys. 2006, 69 (6): 1637–1712. arXiv:hep-ex/0602040
. doi:10.1088/0034-4885/69/6/R02.
- ^ Giacomelli, G. Magnetic monopoles. Rivista del Nuovo Cimento. 1984, 7 (12): 1–111. Bibcode:1984NCimR...7l...1G. S2CID 18553203. arXiv:hep-ex/0002032 . doi:10.1007/BF02724347.
- ^ Acharya, B.; et al. Search for Highly-Ionizing Particles in pp Collisions During LHC Run-2 Using the Full MoEDAL Detector. (MoEDAL Collaboration). 2023. arXiv:2311.06509 .
- ^ Pinfold, J. MoEDAL becomes the LHC's magnificent seventh. CERN Courrier. 5 May 2010 [2024-07-23]. （原始内容存档于2011-11-03）.
- ^ Acharya, B.; et al. (MoEDAL Collaboration). Search for magnetic monopoles with the MoEDAL prototype trapping detector in 8 TeV proton-proton collisions at the LHC. Journal of High Energy Physics. 2016, 2016 (8): 67. Bibcode:2016JHEP...08..067A. S2CID 5209935. arXiv:1604.06645 . doi:10.1007/JHEP08(2016)067.
- ^ Acharya, B.; et al. (MoEDAL Collaboration). Search for Magnetic Monopoles with the MoEDAL Forward Trapping Detector in 13 TeV Proton-Proton Collisions at the LHC. Physical Review Letters. 2017, 118 (6): 061801. Bibcode:2017PhRvL.118f1801A. PMID 28234515. doi:10.1103/PhysRevLett.118.061801 . hdl:10138/178854 .
- ^ Acharya, B.; et al. (MoEDAL Collaboration). First Search for Dyons with the Full MoEDAL Trapping Detector in 13 TeV 𝑝𝑝 Collisions. Physical Review Letters. 2021, 126 (7): 071801. arXiv:2002.00861 . doi:10.1103/PhysRevLett.126.071801.
- ^ MoEDAL bags a first. CERN. [2024-07-23]. （原始内容存档于2024-07-26） （英语）.
- ^ Acharya, B.; et al. (MoEDAL Collaboration). Search for magnetic monopoles produced via the Schwinger mechanism. Nature. 2022, 602 (7895): 63–67. PMID 35110756. arXiv:2106.11933 . doi:10.1038/s41586-021-04298-1.
- ^ Collaboration. MoEDAL. [2024-07-28]. （原始内容存档于2024-07-28） （英语）.
