MoEDAL實驗
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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。
實驗概況
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(英语:Stable massive particles)(SMPs)和贗穩定大質量粒子(pseudo-SMPs)。
探測方法
MoEDAL主要採用兩種探測方法:核徑跡探測器(英语:Solid-state nuclear track detector)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
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
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(英语:James Pinfold)(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(英语:Instituto de Física Corpuscular)
參考資料
- ^ 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
- MoEDAL官方網站
- INSPIRE-HEP上的MoEDAL實驗論文
- 查
- 论
- 编
- 大型電子正子對撞機
- ALEPH(英语:ALEPH experiment)
- DELPHI(英语:DELPHI experiment)
- OPAL(英语:OPAL experiment)
- L3(英语:L3 experiment)
- SPS實驗列表(英语:List of Super Proton Synchrotron experiments)
- AWAKE(英语:AWAKE)
- CNGS(英语:CERN Neutrinos to Gran Sasso)
- NA48(英语:NA48 experiment)
- NA49(英语:NA49 experiment)
- NA58/COMPASS(英语:COMPASS experiment)
- NA60(英语:NA60 experiment)
- NA61/SHINE(英语:NA61 experiment)
- NA62(英语:NA62 experiment)
- UA1(英语:UA1 experiment)
- UA2(英语:UA2 experiment)
- PSB(英语:Proton Synchrotron Booster)
- LEIR(英语:Low Energy Ion Ring)
- BEBC(英语:Big European Bubble Chamber)
- PS215/CLOUD(英语:CLOUD)
- 加爾加梅勒
- AWAKE(英语:AWAKE)
- CTF3(英语:CTF3 (CERN))
- LINAC 1(英语:CERN Hadron Linacs#Linac 1)
- LINAC 2(英语:CERN Hadron Linacs#Linac 2)
- LINAC 3(英语:CERN Hadron Linacs#Linac 3)
- LINAC 4(英语:CERN Hadron Linacs#Linac 4)
- 反質子減速器
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- PS210(英语:PS210 experiment)
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- Very Large Hadron Collider(英语:Very Large Hadron Collider)
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- LHC@home
- 高能粒子對撞實驗的安全性(英语:Safety of high-energy particle collision experiments)
- 《CERN信报》
- CERN開放實驗室(英语:CERN openlab)
- Worldwide LHC Computing Grid(英语:Worldwide LHC Computing Grid)
- Microcosm exhibition(英语:Microcosm (CERN))
- Streets in CERN(英语:List of streets at CERN)
- The Globe of Science and Innovation(英语:The Globe of Science and Innovation)
- Particle Fever (2013 documentary)(英语:Particle Fever)
46°14′09″N 6°03′18″E / 46.235753°N 6.055092°E / 46.235753; 6.055092