新的研究利用了瑞士欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）中的一个退役束管段，使研究人员在测试磁单极子存在的潜力方面更进一步。这些发现为当前关于磁单极子存在的限制提供了最严格的依据，增强了我们对这些神秘粒子的理解。
来自诺丁汉大学的一个研究团队与国际小组合作，设定了迄今为止对磁单极子存在的最强限制，从而扩展了围绕这些难以捉摸的粒子的知识。他们的研究结果今天发表在《物理评论快报》上。
在粒子物理学领域，磁单极子是一种理论上的基本粒子，行为上类似于只有一个磁极（要么是没有南极的北极，要么是没有北极的南极）的孤立磁体。
研究的首席理论家、诺丁汉大学物理与天文学系的多萝西·霍奇金研究员奥利弗·古尔德表示：“是否有可能存在仅具单一磁极的粒子——无论是北极还是南极？这一引人入胜的想法已被像皮埃尔·居里、保罗·狄拉克和约瑟夫·波尔钦斯基等著名物理学家探索，并且仍然是理论物理学中最有趣的谜团之一。证明这些粒子的存在将彻底改变物理学，但目前的实验努力尚未取得任何结果。”
研究人员将他们的调查集中在LHC的一个退役束管段上，该段由多极子和异物探测器（MoEDAL）实验的物理学家监测。他们研究了一段铍束管，该束管位于紧凑微子线圈（CMS）实验的粒子碰撞点。此管道经历了数不清的超高能离子碰撞所产生的辐射，这些碰撞发生在仅几厘米的距离内。
阿迪提亚·乌普雷提，一位博士候选人，领导实验分析工作，他在阿拉巴马大学的奥斯特罗夫斯基教授的MoEDAL团队中工作。他表示：“靠近超相对论重离子碰撞的位置为研究具有极高磁荷的单极子提供了无与伦比的机会。由于磁荷是守恒的，单极子不能衰变，并且预计会被困在管道的材料中，这使我们能够使用专门调谐的设备有效地搜索它们。”
研究团队考察了在LHC的重离子碰撞中，磁单极子可能是如何产生的，这些碰撞产生的磁场甚至比快速旋转的中子星周围的磁场更加强烈。这些强大的磁场可能通过施温格机制促进磁单极子的自发产生。
奥利弗补充道：“尽管束管是一个计划被废弃的旧组件，但我们的计算表明，它可能是地球上发现磁单极子的最可能地点。”
MoEDAL合作小组使用超导磁力计对束管进行调查，以寻找被捕获的磁荷迹象。尽管未发现磁单极子的证据，但他们的发现排除了质量小于80 GeV/c²（其中c为光速）的单极子的可能性，并为磁荷范围从2到45基本单位提供了主要限制。
研究团队计划在今后扩大调查范围。奥利弗总结道：“我们检查的束管来自LHC的首次运行，该次运行在2013年之前以较低能量水平进行。扩大研究到较高能量的更新运行，可能会使我们的实验能力翻倍。我们还在探索完全不同的搜索磁单极子的方法。”
