Als je een magneet doormidden snijdt, krijg je twee magneten, elk met zijn eigen noord- en zuidpool. Deze schijnbare afwezigheid van een geïsoleerde magnetische pool, of "magnetische monopool, " heeft natuurkundigen meer dan een eeuw in verwarring gebracht. Het lijkt volkomen natuurlijk dat er een magnetische monopool bestaat; Maxwells vergelijkingen zouden de volledige symmetrie tussen elektriciteit en magnetisme weerspiegelen als deeltjes met magnetische lading werden waargenomen. Maar het mysterie blijft:terwijl elk bekend deeltje is ofwel elektrisch geladen of neutraal, geen enkele is magnetisch geladen.

1931, Paul Dirac stelde formeel een theorie voor magnetische monopolen voor, die kunnen worden geproduceerd in omstandigheden zoals die bij de LHC. Wetenschappers van de ATLAS-samenwerking bij CERN hebben een gespecialiseerde techniek ontworpen om naar bewijs van dergelijke deeltjes te zoeken. Volgens Dirac, magnetische monopolen van fundamentele magnetische lading (1 g _NS ) ioniseren materie op dezelfde manier als een object met hoge elektrische lading (HECO). Grote energievoorraden, evenredig met de lading in het kwadraat, zou achterblijven in de ATLAS-detector waar deze deeltjes doorheen reisden.

Dus, een zoektocht naar magnetische monopolen met deze eigenschappen gaat hand in hand met een zoektocht naar stabiele deeltjes van vele malen (meer dan 20) de lading van het elektron. Natuurkundigen van ATLAS kiezen botsingsgebeurtenissen met kenmerken die worden verwacht van HECO's of magnetische monopolen uit gegevens die zijn verzameld door ATLAS' volgdetector- en calorimetersystemen voor verdere analyse. Deze kandidaatgebeurtenissen worden geïdentificeerd door het onderscheiden van regio's met grote en smalle energiedeposities in de calorimeter en overeenkomstige sporen van hoge ionisatie in de transitie-stralingstracker.

De ATLAS-samenwerking heeft de eerste resultaten vrijgegeven van de zoektocht naar magnetische monopolen en HECO's in 13 TeV proton-protonbotsingen. Aangezien er geen bewijs van magnetische monopolen of HECO's werd waargenomen, beperkingen werden vastgesteld op spin-0- en spin-½-deeltjes, uitgaande van het Drell-Yan elektromagnetische paarproductiemechanisme.

Daten, de zoektocht is het meest gevoelige onderzoek naar magnetische monopolen in het bereik van 1 tot 2 g _NS magnetische lading, de resultaten van het speciale MoEDAL-experiment overtreffen, die niettemin een groter bereik onderzoekt. De studie verbetert ook, met ongeveer een factor vijf, de eerdere beperkingen op de directe productie van magnetische monopolen met magnetische lading 1 g _NS (zie figuur). Bovendien, het is de eerste zoekopdracht om HECO's te bestuderen met ladingen die groter zijn dan 60 keer de lading van het elektron, daarmee het bereik overtreffen dat werd bestreken door eerdere studies van de CMS en ATLAS-samenwerkingen.

ATLAS heeft zich opnieuw bewezen als een krachtig instrument voor wetenschappelijk onderzoek. Door zijn algemene detectiemogelijkheden, natuurkundigen zullen kunnen blijven jagen op exotische deeltjes zoals de magnetische monopool.