已故物理学家约瑟夫·波尔钦斯基(Joseph Polchinski)曾经说过，磁单极子的存在是“人们对尚未看到的物理学所能做的最安全的赌注之一”。大型强子对撞机(LHC)的MoEDAL合作项目在寻找这些具有磁荷的粒子的过程中，还没有证明Polchinski是对的，但它的最新发现标志着向前迈出了一大步。
发表在arXiv预印本服务器上的两篇论文报告了这些结果，大大缩小了这些假设粒子的搜索窗口。
在大型强子对撞机中，质子或重离子之间的相互作用可以产生磁单极子对。在质子之间的碰撞中，它们可以由单个虚光子(Drell-Yan机制)或两个虚光子的融合(光子融合机制)形成。磁单极子对也可以在重离子碰撞中产生的巨大磁场的真空中产生，这一过程被称为Schwinger机制。
自2012年开始采集数据以来，MoEDAL已经取得了几项第一，包括首次在大型强子对撞机上搜索通过光子聚变机制和Schwinger机制产生的磁单极子。
在其最新的第一项研究中，MoEDAL合作研究了通过Drell-Yan和光子聚变机制产生的单极子和高电荷物体(heco)。搜索是基于LHC运行2期间收集的质子-质子碰撞数据，首次使用完整的MoEDAL探测器。
完整的探测器包括两个主要系统，对磁单极子、heco和其他高电离假设粒子敏感。第一种可以永久记录磁单极子和heco的轨迹，而不需要标准模型粒子的背景信号。这些轨迹是在博洛尼亚国际信息中心使用光学扫描显微镜测量的。
第二个系统由大约一吨的捕获体积组成，用于捕获磁单极子。这些捕获体积——这使得MoEDAL成为世界上唯一能够明确和直接识别磁单极子磁荷的对撞机实验——在苏黎世联邦理工学院使用一种称为SQUID的特殊磁强计进行扫描，以寻找它们可能包含的任何捕获单极子。
在他们最近一次扫描捕获体积时，MoEDAL团队没有发现磁单极子或heco，但它为不同的粒子自旋值(角动量的一种固有形式)设定了这些粒子的质量和生产速率的界限。
对于磁单极子，将磁荷的质量界设定为磁荷基本单位狄拉克电荷(gD)的1到10倍，并排除了质量高达约3.9万亿电子伏特(TeV)的磁单极子的存在。
对于heco，建立了5e到350e的电荷的质量极限，其中e为电子电荷，并排除了质量高达3.4 TeV的heco的存在。
MoEDAL的发言人James Pinfold说:“MoEDAL对单极子和heco的搜索范围使合作能够调查这些假设粒子的巨大理论‘发现空间’。”
在第二项最新研究中，MoEDAL团队集中精力在大型强子对撞机第1次运行期间收集的重离子碰撞数据中，寻找通过施温格机制产生的单极子。在一次独特的尝试中，它扫描了CMS实验束流管的一个退役部分，而不是MoEDAL探测器的捕获体积，以寻找被捕获的单极子。
再一次，研究小组没有发现单极子，但它对电荷在2gD到45gD之间的Schwinger单极子设定了迄今为止最强的质量限制，排除了质量高达80gev的单极子的存在。
“Schwinger机制的重要意义在于复合单极子的产生不像Drell-Yan和光子聚变过程那样受到抑制，”Pinfold解释说。“因此，如果单极子是复合粒子，那么这次和我们之前的施温格单极子搜索可能是第一次观察到它们的机会。”
MoEDAL探测器不久将加入MoEDAL穿透粒子装置(简称MAPP)，这将使实验在寻找新粒子方面撒下更广泛的网。
