Un monopolo magnetico è una particella teorica con una carica magnetica. Dagli una carica elettrica, e ottieni un'altra bestia teorica, soprannominato un dione. Molte "grandi teorie unificate" della fisica delle particelle, che collegano le forze fondamentali ad alte energie in un'unica forza, prevedere l'esistenza di dioni, ma finora nessun esperimento sugli acceleratori di particelle ha cercato queste particelle ibride, fino ad ora. La collaborazione MoEDAL al CERN, che è stato progettato per cercare monopoli magnetici, ha appena ottenuto due primati con la prima ricerca di dioni al Large Hadron Collider (LHC) e, più generalmente, a qualsiasi acceleratore di particelle.

La collaborazione ha condotto la ricerca utilizzando il secondo sistema di sottorivelatori dell'esperimento, che consiste di circa 2400 barre di alluminio con una massa totale di 794 kg. Le barre sono state esposte a collisioni protone-protone prodotte all'LHC a un'energia di 13 TeV tra il 2015 e il 2017. Un dispositivo speciale è stato quindi utilizzato per scansionare le barre e cercare la presenza di carica magnetica intrappolata appartenente ai dioni.

Questa procedura di scansione non ha trovato segni di dioni. Però, assumendo che i dioni sarebbero prodotti nelle collisioni come coppie emergenti da un fotone, il risultato negativo ha permesso al team MoEDAL di restringere la regione in cui cercare i dioni. I ricercatori hanno escluso l'esistenza di dioni che trasportano una carica magnetica che va fino a sei unità di una carica magnetica fondamentale (la carica di Dirac) e una carica elettrica fino a 200 volte la carica dell'elettrone, per dioni con una massa compresa tra 830 e 3180 GeV .

Commentando i risultati, Il portavoce del MoEDAL James Pinfold ha dichiarato:"Il vincitore del premio Nobel Julian Schwinger ha ipotizzato per la prima volta il dione nel 1969. Lo ha usato per costruire quello che ha chiamato un modello magnetico della materia. Sorprendentemente, ha usato questo modello per prevedere con successo l'esistenza della particella J/Psi prima della sua scoperta nel 1974. Oggi, i dioni sono previsti da molte teorie della fisica delle particelle. Naturalmente, Sono rimasto sorpreso che, prima di MoEDAL, nessuna ricerca sperimentale esplicita di questa eccitante entità in un acceleratore era mai stata eseguita."

La collaborazione si prepara ora a proseguire le ricerche di monopoli e dioni, così come altre particelle esotiche, durante la prossima corsa di LHC, che inizia nel 2021. "Stiamo pianificando di espandere la nostra sensibilità sperimentale ad altri avatar di nuovi fenomeni fisici, comprese particelle cariche in modo frazionario con carica fino a un millesimo della carica elettrica e particelle neutre che interagiscono debolmente a vita molto lunga. Ci aspettiamo che la prossima corsa sia molto eccitante, "Conclude Pinfold.