Los físicos llevan mucho tiempo sospechando de la existencia de monopolos magnéticos, partículas que poseen un polo norte o sur sin su contraparte. Aunque estos esquivos monopolos aún no se han encontrado, nuevos datos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han permitido a los investigadores reducir el posible espacio energético donde podrían residir.

El concepto de monopolos magnéticos fue propuesto originalmente por el físico Paul Dirac. Sugirió que la presencia de monopolos magnéticos sería consistente con la mecánica cuántica y podría explicar ciertas características inexplicadas de la carga eléctrica. Según la teoría de Dirac, la carga magnética más pequeña posible para un solo monopolo es 68.5 veces la carga de un electrón, siendo los monopolos más grandes múltiplos de esta carga.

En la década de 1970, la búsqueda de monopolos magnéticos ganó impulso al convertirse en una prueba clave para las teorías que buscaban unificar la relatividad general y la mecánica cuántica. Aunque ocasionalmente han surgido informes del descubrimiento de monopolos magnéticos, a menudo se han retirado o han sido casos de una mala información.

La colaboración ATLAS en CERN, utilizando datos del LHC, ha identificado dos posibles mecanismos mediante los cuales las colisiones de alta energía entre protones podrían crear monopolos magnéticos con masas de hasta 4 TeV. Ambos mecanismos involucran la emisión de fotones virtuales por parte de los protones. En un escenario, un fotón virtual crea un monopolo magnético por sí solo y, en el otro, dos fotones interactúan para crear un monopolo. Cualquiera de estos escenarios restauraría la simetría dual eléctrica-magnética rota en las ecuaciones de Maxwell.

ATLAS está buscando evidencia de monopolos magnéticos mediante la búsqueda de depósitos de carga en su detector. Dado que un monopolo llevaría una carga mucho mayor que la de un electrón, sus depósitos deberían destacarse de los de otras partículas subatómicas.

Aunque ATLAS aún no ha encontrado evidencia directa de monopolos magnéticos, su análisis de los datos del LHC de 2015-2018 les ha permitido reducir las posibles masas y tasas de producción de los monopolos más pequeños en un factor de tres.

Aunque pueda parecer una búsqueda interminable, la comunidad de físicos cree en la importancia de encontrar monopolos magnéticos. No solo su descubrimiento validaría las teorías que predicen su existencia, sino que las masas de estos monopolos también podrían diferenciar entre las teorías en competencia.

El artículo de investigación que discute estos hallazgos se ha enviado a la revista Journal of High Energy Physics y está disponible como preimpreso en ArXiv.org.

Fuentes:
– Phys.org
– CERN (colaboración ATLAS)
– Journal of High Energy Physics (preimpreso)