據歐洲核子研究中心(CERN)官網報道,該中心MoEDAL合作組稱,他們首次借助大型強子對撞機(LHC)搜索雙荷子,結果未發現其“芳蹤”,但縮小了其存在的參數空間。雙荷子是一種同時擁有磁荷和電荷的假想粒子,由諾貝爾獎獲得者朱利安·史溫格于1969年首次提出。
理論指出,磁單極子是擁有一個磁荷的理論粒子,給它一個電荷,它就會變成一個雙荷子。粒子物理學諸多“大一統理論”都預言存在雙荷子,但一直未有科學家在粒子加速器上開展搜索實驗。
現在,旨在搜索磁單極子的MoEDAL合作組一馬當先,使用該實驗第2個子探測器系統搜索雙荷子。這一子探測器由約2400條鋁棒組成,總質量794千克。這些鋁棒暴露于LHC從2015年至2017年期間產生的、質心對撞能量為13太電子伏特(TeV)的質子—質子對撞中,合作組隨后使用特殊設備掃描鋁棒并尋找雙荷子,但未發現其“蛛絲馬跡”。
不過,這一實驗使MoEDAL可以進一步壓縮雙荷子的搜尋范圍。他們表示,如果雙荷子質量介于830到3180吉電子伏特(Gev)之間,那么,雙荷子的磁荷一定超過6倍基本磁荷、電荷超過200倍基本電荷。
MoEDAL合作組發言人詹姆斯·平福稱:“史溫格提出雙荷子并用它建立了物質磁模型。令人驚訝的是,他使用該模型成功預測了J/ψ粒子的存在,而后者1974年才‘現身’。如今,很多粒子物理學理論都預言存在雙荷子,但此前沒有人在粒子加速器上搜尋這種粒子,MoEDAL拔得頭籌。”
MoEDAL計劃再接再厲,在LHC三期運行階段(擬2021年開始)搜尋磁單極子和雙荷子,以及其他奇異粒子。平福表示:“我們正計劃擴展實驗的靈敏度,尋找其他奇異粒子,包括電荷不足基本電荷千分之一的粒子,以及壽命極長的弱相互作用中性粒子等,這些粒子有望為我們揭示新物理。”(記者劉霞)
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