En magnetisk monopol är en teoretisk partikel med en magnetisk laddning. Ge den en elektrisk laddning, och du får ett annat teoretiskt odjur, döpt till en dyon. Många "stora enhetliga teorier" om partikelfysik, som kopplar samman grundläggande krafter vid höga energier till en enda kraft, förutsäga existensen av dyoner, men inga experiment med partikelacceleratorer har hittills sökt efter dessa hybridpartiklar – förrän nu. MoEDAL-samarbetet vid CERN, som designades för att söka efter magnetiska monopoler, har precis gjort två först med den första sökningen efter dyoner vid Large Hadron Collider (LHC) och, mer allmänt, vid vilken partikelaccelerator som helst.

Samarbetet genomförde sökningen med hjälp av experimentets andra subdetektorsystem, som består av ca 2400 aluminiumstänger med en totalvikt på 794 kg. Stängerna utsattes för proton-protonkollisioner producerade vid LHC vid en energi på 13 TeV mellan 2015 och 2017. En speciell anordning användes sedan för att skanna staplarna och leta efter närvaron av instängd magnetisk laddning som tillhör dyoner.

Denna skanningsprocedur hittade inga tecken på dyoner. Dock, antar att dyonerna skulle produceras i kollisionerna som par som kommer ut från en foton, det negativa resultatet gjorde det möjligt för MoEDAL -teamet att begränsa området där man ska leta efter dyoner. Forskarna uteslöt förekomsten av dyoner som bär en magnetisk laddning som sträcker sig upp till sex enheter av en fundamental magnetisk laddning (Dirac-laddningen) och en elektrisk laddning upp till 200 gånger elektronens laddning - för dyoner med en massa mellan 830 och 3180 GeV .

Kommenterar resultatet, MoEDALs talesperson James Pinfold sa:"Nobelpristagaren Julian Schwinger antog först dyonen 1969. Han använde den för att bygga vad han kallade en magnetisk modell av materia. Otroligt nog, han använde denna modell för att framgångsrikt förutsäga existensen av J/Psi-partikeln innan dess upptäckt 1974. Idag, dyoner förutspås av många partikelfysiska teorier. Naturligtvis, Jag blev förvånad över att före MoEDAL, ingen explicit experimentell sökning efter denna spännande enhet med en accelerator hade någonsin utförts."

Samarbetet förbereder nu att fortsätta sina sökningar efter monopoler och dyoner, såväl som andra exotiska partiklar, under nästa LHC-lopp, som börjar 2021. "Vi planerar att utöka vår experimentella känslighet till andra avatarer av nya fysikfenomen, inklusive fraktionerad laddade partiklar med laddning så låg som en tusendel av den elektriska laddningen och mycket långlivade svagt interagerande neutrala partiklar. Vi förväntar oss att nästa körning blir mycket spännande, " avslutar Pinfold.