De bovenzijde van de IceCube detector op de Zuidpool. Credit: IceCube/NSF
Magnetische monopolen zijn hypothetische elementaire deeltjes die één magnetische pool (een monopool) bevatten – slechts een noord- of een zuidpool, niet allebei, afkomstig uit de allervroegste periode van het heelal. In diverse natuurkundige theorieën worden ze voorspeld als een soort topologisch defect, maar ze zijn nooit waargenomen. Door de inflatie in het allereerste begin van de oerknal zou de dichtheid aan monopolen enorm zijn afgenomen en daardoor zijn ze nooit ontdekt, zo redeneerde Allan Guth, de bedenker van de inflatietheorie. Maar toch zouden er nog altijd monopolen kunnen voorkomen in het heelal als fossiele overblijfselen van de oerknal.
Als een magnetische monopool de IceCube detector door vliegt zou dat afwijkend in eigenschappen moeten zijn van andere deeltjes die er doorheen vliegen. Credit: Abbasi et al. (IceCube Collaboration)
Deeltjesdetectoren zoals de IceCube detector, die begraven is in één kubieke kilometer op de Zuidpool, kunnen gebruikt worden om exotische deeltjes zoals zo’n monopool op te sporen. Als er eentje langs de gevoelige sensoren van de detector vliegt zou dat kunnen leiden tot een ’trigger’ waarbij zo’n sensor afgaat en meldt dat er ‘iets’ langs is gevlogen, iets wat ze het Tsjerenkov-effect noemen. Een groep onderzoekers waaronder Carlos Perez de los Heros heeft de gegevens van IceCube, gedurende acht jaar verzameld, doorgevlooid op zoek naar signalen van passerende magnetische monopolen, die daar met een snelheid tussen de 0,75 en 0,995 van de lichtsnelheid doorheen vliegen. Het resultaat was nul komma niks, géén monopolen gezien – geen verrassing zou je zeggen. Maar zoals eerder betoogt op de Astroblogs is ook een null-resultaat een resultaat, want dat levert limieten op, in dit geval van hoeveel magnetische monoplen er dan zijn, indien ze daadwerkelijk bestaan.
Een nagebootste passage van een monopool door IceCube met de ’triggers’ van de sensoren die reageren. Credit: Abbasi et al. (IceCube Collaboration)
In die acht jaar van waarnemingen hebben de sensoren in IceCube welgeteld 630 miljard (!) ‘events’ geregistreerd, waarbij één van de sensoren liet weten dat iets gepasseerd was. Analyse van die bulk aan gegevens heeft de volgende limiet opgeleverd voor de hoeveelheid magnetische monopolen in het heelal: dat zijn er maximaal ongeveer 2×10^-19 per cm^2 seconde en steradiaal, oftewel 0,1 magnetische monopool in een volume ter grootte van de aarde op welk moment dan ook. Zou de hoeveelheid groter zijn dán zou IceCube dat moeten hebben gemerkt. Hier het vakartikel over de speurtocht naar monopolen, verschenen in Physical Review Letters (2022). Bron: Phys.org.
