CHƯƠNG 3: TÌM KIẾM ĐƠN CỰC TỪ TRONG MÁY GIA TỐC
3.4.2 Dự tích tìm kiếm các đơn cực từ tại Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) [20]
[20]
Ý tưởng của thí nghiệm tìm kiếm đơn cực từ tai RHIC - phòng thí nghiệm quốc tế Brookhven dựa vào một tính chất của đơn cực từ đã được định nghĩa đó là sự lượng tử hóa của từ tính để phát hiện ra chúng. Thiết kế một thí nghiệm mà không cần sử dụng các giả định như hầu hết các máy gia tốc đã thực hiện như khối lượng, năng lượng liên kết với hạt nhân, vận tốc hoặc độ lớn từ tích của đơn cực từ để thiết kế máy dò. Một hệ thống máy dò với buồng chân không tại các điểm va chạm21Tvà do đó21T21Tkhông có vật chất trên đường đi của đơn cực, giúp loại bỏ sự cần thiết phải giả định các ràng buộc21Ttính chất 21Tcủa một đơn cực với vật chất. Không có từ trường tại điểm va chạm chúng ta21T21Tcũng có thể tránh được giả định độ lớn từ tích của đơn cực. Cuối cùng, bằng cách dùng một máy dò độc lập với vận tốc của đơn
cực chúng ta có thể phát hiện các đơn cực từ chỉ dựa vào đặc trưng quang trọng nhất của đơn cực từ là từ tích.21TThiết bị dò mà chúng ta sử dụng là một vòng cảm ứng siêu dẫn, được lắp ráp trong Gradiometer kết hợp với một thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn (SQUID). SQUID hưởng ứng dòng được tạo ra bởi từ tích của đơn cực và đo trực tiếp giá trị của chúng. Lắp đặt hai hoặc nhiều hơn các thiết bị dò phối hợp cung cấp các phát hiện trùng khớp để loại trừ các giả đơn cực. Ngoài ra một máy dò silicon được đặt sau Gradiometer và được sử dụng để giám sát và đo năng lượng mất mát của các hạt được tạo ra bởi các va chạm. Hình 3.18 cho thấy máy dò sẽ được lắp đặt tạ RHIC.
Hình 3.18: Mặt cắt máy dò đơn cực điều lạnh
RHIC có hai chế độ hoạt động: các ion nặng chủ yếu là Au-Au và các proton tại năng lượng tương ứng là 100GeV/nucleon và 100GeV.
KẾT LUẬN
1. Về mặt lý thuyết đơn cực từ có thể tồn tại một cách chắc chắn trong vật lý. Sự tồn tại của từ tích trong cơ học lượng tử cung cấp lời giải cho bài toán lượng tử hóa của điện tích trong tự nhiên. Sự xuất hiện của đơn cực từ khái quát tính đối xứng điện từ trong lý thuyết trường cổ điển, kết hợp các vấn đề có vẻ không liên quan đến nhau như các lực điện từ, lực yếu, lực mạnh và sự lượng tử hóa của điện tích trong một lý thuyết thống nhất. Các lý thuyết hiện tại không yêu cầu sự tồn tại của đơn cực từ nhưng cũng không cấm chúng tồn tại. Thực tế, rất khó để tin rằng đơn cực từ dẫn đến các lý thuyết như đã nêu trên chỉ là một tai nạn trong những nổ lực để hiểu được tự nhiên.
2. Hiện tại không có bằng chứng nào về sự toàn tại của các đơn cực trong các thí nghiệm tìm kiếm trong máy gia tốc. Dự đoán trong tương lai rât có thể sẽ tìm được các bằng chứng về sự tồn tại của đơn cực từ trong thí nghiệm MoDAL thực hiện vào cuối năm 2011 tại máy gia tốc LHC với mức năng lượng va chạm lớn chưa từng có trên trái đất.
3. Các thí nghiệm dò tìm đơn cực từ GUT cho đến hiện tại không tìm thấy bằng chứng thật sự nào về sự tồn tại của đơn cực từ GUT trong giới hạn vật lý thiên văn và vũ trụ.
4. Sau nhiều năm nổ lực tìm kiếm, kết quả vẫn giữ nguyên “đơn cực từ có thể không tồn tại”. Thất bại của các thí nghiệm tìm kiếm đơn cực từ cũng đặt ra việc xem xét lại các tính chất có thể có của đơn cực từ và các lý thuyết dự đoán chúng. Những nổ lực tìm kiếm tiếp theo trong tương lai chắc chắn dựa trên một số kết hợp giữa các khái niệm thực hiện mới với các kỹ thuật tìm kiếm mới. Câu hỏi đơn cực từ có thật sự toàn tại không vẫn là một câu hỏi mở cho toàn thế giới.
5. Các chuẩn hạt đơn cực từ được tìm thấy trong băng spin chưa phải là nhưng hạt đơn cực từ thật sự nhưng lối hành xử thì giống hệt như các đơn cực từ thật. Sự phát hiện này có thể là kim chỉ đường để tìm ra các đơn cực từ thật sự.