Une étude, dont les résultats intitulés «Search for magnetic monopoles with the MoEDAL prototype trapping detector in 8 TeV proton-proton collisions at the LHC» ont été publiés dans la revue Journal of High Energy Physics, révèle que le détecteur MoEDAL (Monopole & Exotics Detector at the LHC) a circonscrit plus précisément la zone où pourrait se trouver le monopôle magnétique, une particule dont l'existence est encore hypothétique.

Rappelons tout d'abord que si le magnétisme a deux pôles, nord et sud, on ne parvient pas normalement à les séparer à la différence des charges électriques positives et négatives que l'on peut observer isolément. Cependant, alors que «personne n’a jamais vu une charge magnétique solitaire, c’est-à-dire un monopôle», l'existence des monopôles magnétiques a été prédite «pour la première fois par le physicien Paul Dirac dans les années 1930». La théorie laisse ainsi penser que le magnétisme pourrait «être une propriété de certaines particules élémentaires» de sorte que les monopôles magnétiques pourraient avoir un pôle nord ou un pôle sud.

Plus précisément, «on estime que les monopôles, s’ils existent, sont très massifs». De ce fait, «vu l’énergie sans précédent des collisions produites par le LHC, les physiciens pourraient parvenir à observer ces particules, à condition qu’elles soient suffisamment légères pour être à la portée du LHC». En effet, comme des «interactions photon-photon de haute énergie, par exemple, pourraient produire des paires de monopôles nord et sud» et comme les monopôles «pourraient laisser des traces du fait de leur charge magnétique ou de leur très haut pouvoir ionisant, que l’on estime environ 4700 fois plus élevé que celui des protons», l'expérience MoEDAL a été spécifiquement conçue pour rechercher ces effets.

Pour cela, «MoEDAL est constitué d’un détecteur en grande partie passif, installé à proximité de l’expérience LHCb». Il comprend, en particulier, «un système de détecteurs à pixels en silicone TimePix, utilisé pour surveiller l’environnement de l’expérience en temps réel». Comme «les monopôles sont censés être hautement ionisants», ils devraient laisser des traces «dans des détecteurs en plastique (NTD), examinés ensuite au microscope» et comme les monopôles devraient perdre leur énergie très rapidement, ils pourraient «être ralentis par un autre dispositif, constitué de détecteurs d’aluminium d’un poids de 0,8 tonne, qui agit comme un piège» («un monopôle piégé signalerait sa présence après coup, lors du 'balayage' des détecteurs par un magnétomètre, dont le but est de déceler une charge magnétique»).

Ainsi, grâce à ces dispositifs, la collaboration MoEDAL a pu fixer de nouvelles limites pour la masse des monopôles, en suivant «l’hypothèse d’un mode de production simple de ces particules hypothétiques» et en se basant «sur l’analyse de données enregistrées pendant la première période d’exploitation du LHC, quand la station de piégeage était encore au stade de prototype».