Dirac magnetic-monopole pair production in relativistic nucleus-nucleus collisions

Summary

Dirac magnetic-monopole pair production is examined for very-high-energy nucleus-nucleus collisions. Comparisons are made, for various masses of the magnetic monopole, between the rate at which pairs are produced via the Drell-Yan mechanism and from thermalized quark-gluon matter. To do this the fireball model is used. It is pointed out that properties of the quark-gluon plasma can be determined by an accurate specification of the monopole mass. Specifically, lower limits on the energy density of the quark-gluon plasma as well as its temperature can be determined in this way in the kinematical regions where experiment will be able to verify the thermal production of magnetic-monopole pairs. It is pointed out that very-high-multiplicity gamma-ray events are a possible signature of monopole-antimonopole annihilation and a Monte Carlo simulation of this process is performed for various masses of the decaying pair to give the expected multigamma distributions, should this process occur, for a proposed 4π detector.

Riassunto

Si esamina la produzione di coppie di monopoli magnetici di Dirac per collisioni nucleonucleo ad altissime energie. Si fanno confronti, per varie masse del monopolo magnetico, tra il tasso al quale le coppic sono prodotte con il meccanismo di Drell-Yan e dalla materia termalizzata quark-gluoni. Per far questo si usa il modello della sfera di fuoco. Si sottolinea che le proprietà del plasma di quark-gluoni si possono determinare con una specificazione accurata della massa del monopolo. In particolare, si possono determinare sia i limiti inferiori sulla densità d’energia del plasma quark-gluoni che la sua temperatura in questo modo nelle regioni cinematiche in cui l’esperimento potrà verificare la produzione termica delle coppie di monopoli magnetici. Si sottolinea che gli eventi dei raggi gamma ad altissima molteplicità sono un’indicazione possibile dell’annichilazione monopolo-antimonopolo e si compie una simulazione di Montecarlo di questo processo per varie masse della coppia che decade per dare le distribuzioni multigamma attese, se questo processo si verifica, per un rivelatore a 4π progettato.

Реэюме

Исследуется рождение пар дираковских магнитных монополей в соударениях ядер с ядрами при очень высоких знергиях. Для раэлочных масс магнитных монополей проводятся сравнения между интенсивностями рождения пар череэ механиэм Дрелла-Яна и иэ термалиэованного кварк-глюонного вешества. В работе испольэуется модель файрбола. Отмечается, что свойства кварк-глюонной плаэмы могут быть определены с помошью уточнения массы монополя. В таком подходе мождо определить нижние пределы для плотности знергии кварк-глюонной плаэмы, а также ее температуру в кинематических областях, где воэможен зксперимент по проверке теплового рождения пар магнитных монополей. Отмечается, что события с очень высокой множественностью гамма-лучей являются воэможным укаэанием на аннигиляцию монополя и антимонополя. Проводится моделирование по методу Монте-Карло для раэличных масс распадаюшейся пары, чтобы получить ожидаемые распределения множественных гамма-событий, если зтот процесс имеет место, в случае 4π-детектора.