MoEDAL實驗
MoEDAL(Monopole and Exotics Detector at the LHC),即大型強子對撞機單極子和奇異粒子探測器,是位於大型強子對撞機(LHC)的粒子物理學實驗。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/32/MoEDAL.jpg/220px-MoEDAL.jpg)
實驗概況
[编辑]MoEDAL與LHCb共用8號交互點(Interaction Point 8,簡稱Point 8、IP8或P8)的實驗洞穴,位於法國安省的費內-伏爾泰,緊鄰瑞士日內瓦州梅蘭邊境。其主要目標是直接搜尋磁單極子[1][2][3]或雙荷子,以及其他高度電離的穩定大質量粒子(SMPs)和贗穩定大質量粒子(pseudo-SMPs)。
探測方法
[编辑]MoEDAL主要採用兩種探測方法:核徑跡探測器和鋁製的磁單極捕獲裝置。[4]
- 核徑跡探測器:在交互點周圍佈置了約10平方公尺的核徑跡探測器。這些探測器會因高度電離粒子(如磁單極子或高度帶電粒子)的通過而產生特徵性損傷。
- 鋁製捕獲裝置:在交互點周圍放置了約800公斤的鋁條,用於捕獲穩定大質量粒子以供後續研究。這些鋁條藉由超導量子干涉儀(SQUID)磁力計進行檢測,以靈敏地探測磁單極子的存在。
研究進展
[编辑]作為LHC的第七個實驗,MoEDAL於2010年5月獲得歐洲核子研究中心(CERN)研究委員會的批准,並於2011年1月開始首次試驗部署。[5]
2012年,MoEDAL的精度超越了同類實驗。2015年,實驗安裝了新的探測器,[6]但截至2017年,該實驗仍未發現任何磁單極子,只給出了磁單極子新的產生截面上限值與其各自對應之質量下限值。[7]
2021年,MoEDAL團隊進行了史上首次使用粒子加速器進行雙荷子的搜尋分析。雖然他們尚未找到任何雙荷子存在的跡象,但他們基於以Drell-Yan過程成對產生雙荷子-反雙荷子對的假設,給出其在不同電荷、磁荷和自旋的情景各自對應之產生截面上限值和質量下限值(各自落在870–3120 GeV的區間,95%信心水準)。[8]
2022年,研究團隊試著搜尋以施溫格效應產生的磁單極子。[9]雖然他們仍舊未能觀測到磁單極子存在的跡象,但也為其質量給出了直接的下限值。[10]
參與機構
[编辑]MoEDAL是個國際研究合作團隊,其發言人為艾伯塔大學的詹姆斯·平弗德(James Pinfold)教授。該團隊的成員來自多個國家的眾多研究機構。參與機構包括[11]:
- 加拿大:艾伯塔大學、不列顛哥倫比亞大學、协和大学
- 美國:阿拉巴馬大學、塔夫茨大學、維吉尼亞大學
- 英國:帝國理工學院、倫敦國王學院、倫敦瑪麗女王大學、軌跡分析系統有限公司(Track Analysis Systems Ltd)
- 義大利:博洛尼亞大學、義大利國家核物理研究所、國際理論物理中心
- 瑞士:歐洲核子研究中心
- 捷克:布拉格捷克理工大學
- 芬蘭:赫爾辛基大學
- 韓國:西江大學
- 阿爾及利亞:阿爾及爾天文台
- 羅馬尼亞:羅馬尼亞太空科學研究所
- 西班牙:西班牙粒子物理研究所
參考資料
[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).
外部連結
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