Journal Article PUBDB-2025-02508

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Search for magnetic monopole pair production in ultraperipheral Pb+Pb collisions at $\sqrt{s_{_\textrm{NN}}}=5.36$ TeV with the ATLAS detector at the LHC

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2025
APS College Park, Md.

Physical review letters 134(6), 061803 () [10.1103/PhysRevLett.134.061803]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2024-209; arXiv:2408.11035

Abstract: This Letter presents a search for highly ionizing magnetic monopoles in 262$~\mu$b$^{-1}$ of ultraperipheral Pb+Pb collision data at $\sqrt{s_{_\textrm{NN}}}=5.36$ TeV collected by the ATLAS detector at the LHC. A new methodology that exploits the properties of clusters of hits reconstructed in the innermost silicon detector layers is introduced to study highly ionizing particles in heavy-ion data. No significant excess above the background, which is estimated using a data-driven technique, is observed. Using a nonperturbative semiclassical model, upper limits at 95% confidence level are set on the cross-section for pair production of monopoles with a single Dirac magnetic charge in the mass range of 20-150 GeV. The search significantly improves on the previous cross-section limits for production of low-mass monopoles in ultraperipheral Pb+Pb collisions.

Classification:

Note: Phys. Rev. Lett. 134 (2025) 061803. 34 pages in total, author list starting page 17, 3 figures, published in Phys. Rev. Lett. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HION-2023-01/

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
  3. REALDARK - REAL-time discovery strategies for DARK matter and dark sector signals at the ATLAS detector with Run-3 LHC data (101002463) (101002463)
  4. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2025
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