Μαγνητικά μονόπολα και το CERN

Στον επιταχυντή σωματιδίων LHC στο CERN σχεδιάζεται ένα νέο φιλόδοξο πείραμα με πρωταρχικό στόχο την έρευνα για μαγνητικά μονόπολα, υποθετικά σωματίδια που φέρουν μόνο ένα μαγνητικό πόλο και δρουν σαν φορτία του μαγνητισμού. Μέχρι σήμερα, δεν έχει παρατηρηθεί καμία τέτοια δομή στο Σύμπαν, παρόλα αυτά αποτελούν προϋπόθεση για διάφορες θεωρίες της θεωρητικής φυσικής, με προεξέχουσα τη θεωρία υπερχορδών.
Σε ένα συνέδριο που έλαβε χώρα αυτό το καλοκαίρι, οι επιστήμονες του ερευνητικού κέντρου, μεταξύ των οποίων και ο κάτοχος του βραβείου Νόμπελ Φυσικής, Gerard t' Hooft, εξέφρασαν τον ενθουσιασμό τους για το πείραμα MoEDAL, και την πιθανότητα να επεκτείνει τα όρια της φυσικής, εξετάζοντας επαναστατικές ιδέες.
 Η ιδέα για τα μαγνητικά μονόπολα προέρχεται από το έργο του μεγάλου Βρετανού φυσικού Paul Dirac, o οποίος και τα χρησιμοποίησε για να εξηγήσει τη κβαντισμένη φύση του ηλεκτρικού φορτίου, το οποίο εμφανίζεται μόνο ως πολλαπλάσιο μιας συγκεκριμένης ποσότητας, του φορτίου ενός ηλεκτρονίου. Από το 1931 έως σήμερα, έχουν γίνει πλήθος από πειράματα με σκοπό την ανακάλυψη μαγνητικών μονοπόλων, δίχως όμως επιτυχία. Τα πειράματα που έχουν τις καλύτερες μετρήσεις και θέτουν τα πιο αξιόπιστα όρια για τη μάζα των μαγνητικών μονοπόλων έγιναν στο Γκραν Σάσο της Ιταλίας και στο Βουνό Τσακαλτάγια της Βολιβίας.

Γιατί όμως οι επιστήμονες του CERN ευελπιστούν να πετύχουν εκεί που οι προηγούμενοι απέτυχαν; Καταρχήν, καθώς η ενέργεια λειτουργίας του LHC σταδιακά αυξάνεται, θα είναι δυνατό να εξεταστούν και πειραματικά για πρώτη φορά ένα πλήθος θεωριών πέρα από το Τυπικό Μοντέλο, τη σημερινή μας θεώρηση για τη φύση. Αν και σε λίγους μήνες ο επιταχυντής θα τεθεί εκτός λειτουργίας για εργασίες συντήρησης και αναβάθμισης, μέσα στο 2014 αναμένεται να φτάσει σε ενέργειες της τάξης των 14 TeV, περίπου διπλάσιες από το μέγιστο που έχει φτάσει έως σήμερα. Επίσης, έχουν μία ακόμη θεωρία, πως τα μονόπολα παραμένουν στο σκοτάδι, γιατί «κρύβονται» σε μία ενδιάμεση κατάσταση μεταξύ μονοπόλων και αντι-μονοπόλων, μια ιδέα που είχε διατυπώσει ο ίδιος ο Dirac. Πλέον, οι επιστήμονες πιστεύουν πως ίσως να έχουν τον τρόπο να τα ανακαλύψουν, ακόμη και σε αυτή την ενδιάμεση κατάσταση που ονομάζουν monopolium.
Πέρα από μαγνητικά μονόπολα, στο στόχαστρο του MoEDAL θα είναι και ιονισμένα Σταθερά Σωματίδια με Μάζα (SMPs), κάποια (υποθετικά) βαριά εξωτικά σωματίδια που προβλέπονται από θεωρίες όπως η υπερσυμμετρία και ζουν αρκετά ώστε να μπορέσουν να ανιχνευθούν πριν διαλυθούν σε απλούστερα σωματίδια. Τέτοια σωματίδια μπορεί να έχουν απαντήσεις για τη σκοτεινή ενέργεια, ή τις επιπλέον διαστάσεις στο Σύμπαν, μεταξύ άλλων. Στο πρόγραμμα MoEDAL συμμετέχουν 18 ινστιτούτα από 10 διαφορετικές χώρες, και αν και πρόκειται για πρόγραμμα «Δαυίδ» σε σχέση με τα προγράμματα «Γολιάθ» που εκτελούνται αυτό τον καιρό στο CERN, αν τυχόν ανακαλύψει μέρος μόνο από όσα φιλοδοξεί, μπορεί να πυροδοτήσει πυρετώδεις εξελίξεις στη σύγχρονη φυσική.

Πηγή: Ναυτεμπορική
http://moedal.web.cern.ch/content/moedal-detector
 https://en.wikipedia.org/wiki/MoEDAL_experiment
 http://users.physik.fu-berlin.de/~kleinert/files/dirac1931.pdf