Establishing limits for monopole production in pp collisions

Abstract

The magnetic monopole-antimonopole pair production by photon fusion and Drell Yan and monopolium production by photon fusion processes are calculated in proton-proton collisions. Two different coupling models are used, the usual velocitydependent and the velocity dependent with a magnetic moment parameter. The mass range used for the monopole is based on the last results of ATLAS and the MoEDAL experiment that set a minimal mass of around 2 TeV for the spin 1/2 monopole. The cross sections are calculated with the center of mass energies of LHC, for its successor, the HE-LHC and the future collider FCC. In a complement to the cross sections, the energy distributions that can improve the chances of detection are analyzed.

A produção de par monopolo-antimonopolo magnético via fusão de fótons e Drell Yan e a produção de monopolium por fusão de fótons, são calculados para colisões próton-próton. Dois diferentes modelos de acoplamento são usados, um dependendo da velocidade, e um segundo em função da velocidade e momento magnético. A escala de massa utilizada para o monopolo é baseada nos últimos resultados dos experimentos ATLAS e MoEDAL no LHC, que estimaram um limite mínimo de massa em cerca de 2 TeV para um monopolo de spin 1/2. As seções de choque foram calculadas para energias de colisão do LHC, e também para os futuros experimentos HE-LHC e FCC. Em complemento às seções de choque, também são estudadas distribuiçõeses de energia, que podem aumentar a chance de detecção dessa nova partícula.