Un monopôle magnétique est une particule théorique avec une charge magnétique. Donnez-lui une charge électrique, et vous obtenez une autre bête théorique, surnommé un dyon. De nombreuses « grandes théories unifiées » de la physique des particules, qui relient les forces fondamentales à hautes énergies en une seule force, prédire l'existence des dyons, mais jusqu'à présent, aucune expérience dans les accélérateurs de particules n'a recherché ces particules hybrides. La collaboration MoEDAL au CERN, qui a été conçu pour rechercher des monopôles magnétiques, vient de marquer deux premières avec la première recherche de dyons au Large Hadron Collider (LHC) et, plus généralement, dans n'importe quel accélérateur de particules.

La collaboration a mené la recherche en utilisant le deuxième système de sous-détecteur de l'expérience, qui se compose d'environ 2400 barres d'aluminium d'une masse totale de 794 kg. Les barres ont été exposées à des collisions proton-proton produites au LHC à une énergie de 13 TeV entre 2015 et 2017. Un dispositif spécial a ensuite été utilisé pour balayer les barres et rechercher la présence de charges magnétiques piégées appartenant aux dyons.

Cette procédure de numérisation n'a trouvé aucun signe de dyons. Cependant, en supposant que les dyons seraient produits dans les collisions sous forme de paires émergeant d'un photon, le résultat négatif a permis à l'équipe MoEDAL de restreindre la région où rechercher des dyons. Les chercheurs ont exclu l'existence de dyons porteurs d'une charge magnétique allant jusqu'à six unités de charge magnétique fondamentale (la charge de Dirac) et d'une charge électrique pouvant atteindre 200 fois la charge de l'électron, pour des dyons d'une masse comprise entre 830 et 3180 GeV. .

Commentant les résultats, Le porte-parole du MoEDAL, James Pinfold, a déclaré :« Le lauréat du prix Nobel, Julian Schwinger, a émis pour la première fois l'hypothèse du dyon en 1969. Il l'a utilisé pour construire ce qu'il a appelé un modèle magnétique de la matière. Étonnamment, il a utilisé ce modèle pour prédire avec succès l'existence de la particule J/Psi avant sa découverte en 1974. Aujourd'hui, les dyons sont prédits par de nombreuses théories de la physique des particules. Naturellement, J'ai été surpris que, avant MoEDAL, aucune recherche expérimentale explicite de cette entité passionnante dans un accélérateur n'avait jamais été effectuée."

La collaboration se prépare maintenant à poursuivre ses recherches de monopôles et de dyons, ainsi que d'autres particules exotiques, lors de la prochaine exploitation du LHC, qui commence en 2021. "Nous prévoyons d'étendre notre sensibilité expérimentale à d'autres avatars de nouveaux phénomènes physiques, y compris les particules à charge fractionnelle avec une charge aussi faible qu'un millième de la charge électrique et les particules neutres à très longue durée de vie interagissant faiblement. Nous nous attendons à ce que la prochaine course soit très excitante, " conclut Pinfold.