Pokiaľ vás zaujíma svet fyziky, určite máte v živej pamäti radosť, ktorú spôsobil objav Higgsovho bozónu. Ak by sa vedcom podarilo dokázať existenciu magnetického monopólu, nadšenie by zrejme nebolo o nič menšie.

Veľký hadrónový urýchľovač (LHC) v švajčiarskom CERN-e je už osem rokov domovom mnohých projektov, ktoré odhaľujú dosiaľ nepoznané. Okrem známych projektov ako ATLAS, či ALICE, sa tu realizuje aj experiment MoEDAL, ktorý hľadá magnetické monopóly.

Magnetický monopól je jednou z častíc, ktoré boli predpovedané ešte v minulom storočí, no dôkaz stále nemáme. Vedci sa vďaka experimentu MoEDAL posunuli o krok ďalej a zúžili okno, v ktorom by časticu mohli nájsť.

Prečo po nej vôbec pátrať?

To, že má magnetizmus dva póly si zrejme ešte viacerí pamätajú zo strednej školy. Čo už ale každý nevie, je fakt, že ešte nikto nevidel osamotený magnetický náboj (monopól). Ak rozrežete tyčový magnet, v rukách vám nezostanú konce s rozdielnymi nábojmi, ale samostatné, a samozrejme menšie, magnety.

Na prvý pohľad vyzerá MoEDAL detektor ako nadrozmerný historický fotoaparát. Zdroj: CERN

Podľa fyzika Ivana Mela z Katedry fyziky Elektrotechnickej fakulty Žilinskej univerzity by sme vďaka objavu monopólov mohli lepšie pochopiť elektrinu. Dodnes totiž nevieme, prečo je elektrický náboj kvantovaný, čo znamená, že elektrické náboje pozorovaných častíc okrem kvarkov sú celočíselným násobkom náboja elektrónu. Fyzik, ktorý monopóly predpovedal už v 30. rokoch minulého storočia však hovorí, že ak by tieto častice existovali, bolo by kvantovanie elektrického náboja nevyhnutným dôsledkom kvantovej teórie.

„Okrem toho sú magnetické monopóly zaujímavé aj samé o sebe, pretože predstavujú fyziku za Štandardným modelom, ktorú s takým zanietením a pritom bez pozitívneho výsledku hľadáme už celé desaťročia,“ vysvetľuje Melo.

Objav a teda aj potvrdenie magnetického monopólu by pre fyziku boli kľúčové.

Ako chytiť monopól

Protimonopolný úrad nám v tomto prípade nepomôže, no vedci z CERN-u áno. Experiment MoEDAL, ktorý sa nachádza vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC), je vlastne sledovacím zariadením, ktoré pozostáva z 400 modulov, pričom každý z nich obsahuje desať tenučkých plastických detektorov.

Detektor by sme v podstate mohli prirovnať k obrovskému fotoaparátu, ktorý, podobne, ako nadšenec pri Lochneskom jazere, čaká na zachytenie niečoho nevídaného. Tajuplným objektom však nie je plávajúca príšera, ale magnetický monopól.

 MoEDAL experiment, zdroj: CERN

Keď sa protónové lúče v LHC zrážajú, vytvárajú vlastne maličké veľké tresky. Ak magnetické monopóly skutočne existujú, vedci predpokladajú, že by mohli vznikať práve pri týchto zrážkach.

Technológia je pritom na prvý pohľad pomerne jednoduchá. Pokiaľ by monopól pri zrážke skutočne vznikol, kvôli silnej ionizácii by plastovými detektormi preletel, pričom by potrhal ich molekulové reťazce a zanechal tak za sebou „deravú“ stopu v každom z detektorov.

Druhý spôsob je zachytiť ich v detektore-pasci a hľadať ich magnetometrom. MoEDAL využíva oba spôsoby. „Takéto hľadanie sa nerobí online počas behu LHC, ale až po jeho skončení,“ vysvetľuje Melo.

Experiment môže čakať ešte veľa rokov výskumu, no prvé výsledky už zúžili hľadáčik na magnetické monopóly. Podľa Mela sa síce monopóly zatiaľ nenašli, no vďaka najnovším výsledkom vieme určiť nové limity na pravdepodobnosť ich produkcie, čo je pre teoretické modely predpokladajúce monopóly veľmi dôležité zistenie.

Článok o prvých výsledkoch, ktorý vyšiel v časopise JHEPO, bol podpísaný stredoškolákmi zo Simon Langton School, Canterbury, UK a z Institute for Research in Schools (IRIS), ktorý sa snaží priniesť špičkový výskum na stredné školy.