Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube
The IceCube Neutrino Observatory is a large Cherenkov detector instrumenting $1\,\mathrm{km}^3$ of Antarctic ice. The detector can be used to search for signatures of particle physics beyond the Standard Model. Here, we describe the search for non-relativistic, magnetic monopoles as remnants of the...
Main Authors: | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , |
---|---|
Format: | Text |
Language: | unknown |
Published: |
arXiv
2014
|
Subjects: | |
Online Access: | https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.1402.3460 https://arxiv.org/abs/1402.3460 |
id |
ftdatacite:10.48550/arxiv.1402.3460 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
DataCite Metadata Store (German National Library of Science and Technology) |
op_collection_id |
ftdatacite |
language |
unknown |
topic |
Cosmology and Nongalactic Astrophysics astro-ph.CO High Energy Astrophysical Phenomena astro-ph.HE FOS Physical sciences |
spellingShingle |
Cosmology and Nongalactic Astrophysics astro-ph.CO High Energy Astrophysical Phenomena astro-ph.HE FOS Physical sciences IceCube Collaboration Aartsen, M. G. Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Altmann, D. Arguelles, C. Arlen, T. C. Auffenberg, J. Bai, X. Baker, M. Barwick, S. W. Baum, V. Bay, R. Beatty, J. J. Tjus, J. Becker Becker, K. -H. Benabderrahmane, M. L. BenZvi, S. Berghaus, P. Berley, D. Bernardini, E. Bernhard, A. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Bissok, M. Blaufuss, E. Blumenthal, J. Boersma, D. J. Bohm, C. Bose, D. Böser, S. Botner, O. Brayeur, L. Bretz, H. -P. Brown, A. M. Bruijn, R. Casey, J. Casier, M. Chirkin, D. Christov, A. Christy, B. Clark, K. Classen, L. Clevermann, F. Coenders, S. Cohen, S. Cowen, D. F. Silva, A. H. Cruz Danninger, M. Daughhetee, J. Davis, J. C. Day, M. de André, J. P. A. M. De Clercq, C. De Ridder, S. Desiati, P. de Vries, K. D. de With, M. DeYoung, T. Díaz-Vélez, J. C. Dunkman, M. Eagan, R. Eberhardt, B. Eichmann, B. Eisch, J. Euler, S. Evenson, P. A. Fadiran, O. Fazely, A. R. Fedynitch, A. Feintzeig, J. Feusels, T. Filimonov, K. Finley, C. Fischer-Wasels, T. Flis, S. Franckowiak, A. Frantzen, K. Fuchs, T. Gaisser, T. K. Gallagher, J. Gerhardt, L. Gladstone, L. Glüsenkamp, T. Goldschmidt, A. Golup, G. Gonzalez, J. G. Goodman, J. A. Góra, D. Grandmont, D. T. Grant, D. Gretskov, P. Groh, J. C. Groß, A. Ha, C. Haack, C. Ismail, A. Haj Hallen, P. Hallgren, A. Halzen, F. Hanson, K. Hebecker, D. Heereman, D. Heinen, D. Helbing, K. Hellauer, R. Hickford, S. Hill, G. C. Hoffman, K. D. Hoffmann, R. Homeier, A. Hoshina, K. Huang, F. Huelsnitz, W. Hulth, P. O. Hultqvist, K. Hussain, S. Ishihara, A. Jacobi, E. Jacobsen, J. Jagielski, K. Japaridze, G. S. Jero, K. Jlelati, O. Kaminsky, B. Kappes, A. Karg, T. Karle, A. Kauer, M. Kelley, J. L. Kiryluk, J. Kläs, J. Klein, S. R. Köhne, J. -H. Kohnen, G. Kolanoski, H. Köpke, L. Kopper, C. Kopper, S. Koskinen, D. J. Kowalski, M. Krasberg, M. Kriesten, A. Krings, K. Kroll, G. Kunnen, J. Kurahashi, N. Kuwabara, T. Labare, M. Landsman, H. Larson, M. J. Lesiak-Bzdak, M. Leuermann, M. Leute, J. Lünemann, J. Macías, O. Madsen, J. Maggi, G. Maruyama, R. Mase, K. Matis, H. S. McNally, F. Meagher, K. Meli, A. Merck, M. Meures, T. Miarecki, S. Middell, E. Milke, N. Miller, J. Mohrmann, L. Montaruli, T. Morse, R. Nahnhauer, R. Naumann, U. Niederhausen, H. Nowicki, S. C. Nygren, D. R. Obertacke, A. Odrowski, S. Olivas, A. Omairat, A. O'Murchadha, A. Palczewski, T. Paul, L. Pepper, J. A. Heros, C. Pérez de los Pfendner, C. Pieloth, D. Pinat, E. Posselt, J. Price, P. B. Przybylski, G. T. Quinnan, M. Rädel, L. Rameez, M. Rawlins, K. Redl, P. Reimann, R. Resconi, E. Rhode, W. Ribordy, M. Richman, M. Riedel, B. Robertson, S. Rodrigues, J. P. Rott, C. Ruhe, T. Ruzybayev, B. Ryckbosch, D. Saba, S. M. Sander, H. -G. Santander, M. Sarkar, S. Schatto, K. Scheriau, F. Schmidt, T. Schmitz, M. Schoenen, S. Schöneberg, S. Schönwald, A. Schukraft, A. Schulte, L. Schulz, O. Seckel, D. Sestayo, Y. Seunarine, S. Shanidze, R. Sheremata, C. Smith, M. W. E. Soldin, D. Spiczak, G. M. Spiering, C. Stamatikos, M. Stanev, T. Stanisha, N. A. Stasik, A. Stezelberger, T. Stokstad, R. G. Stößl, A. Strahler, E. A. Ström, R. Strotjohann, N. L. Sullivan, G. W. Taavola, H. Taboada, I. Tamburro, A. Tepe, A. Ter-Antonyan, S. Tešić, G. Tilav, S. Toale, P. A. Tobin, M. N. Toscano, S. Tselengidou, M. Unger, E. Usner, M. Vallecorsa, S. van Eijndhoven, N. van Santen, J. Vehring, M. Voge, M. Vraeghe, M. Walck, C. Wallraff, M. Weaver, Ch. Wellons, M. Wendt, C. Westerhoff, S. Whelan, B. J. Whitehorn, N. Wiebe, K. Wiebusch, C. H. Williams, D. R. Wissing, H. Wolf, M. Wood, T. R. Woschnagg, K. Xu, D. L. Xu, X. W. Yanez, J. P. Yodh, G. Yoshida, S. Zarzhitsky, P. Ziemann, J. Zierke, S. Zoll, M. Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube |
topic_facet |
Cosmology and Nongalactic Astrophysics astro-ph.CO High Energy Astrophysical Phenomena astro-ph.HE FOS Physical sciences |
description |
The IceCube Neutrino Observatory is a large Cherenkov detector instrumenting $1\,\mathrm{km}^3$ of Antarctic ice. The detector can be used to search for signatures of particle physics beyond the Standard Model. Here, we describe the search for non-relativistic, magnetic monopoles as remnants of the GUT (Grand Unified Theory) era shortly after the Big Bang. These monopoles may catalyze the decay of nucleons via the Rubakov-Callan effect with a cross section suggested to be in the range of $10^{-27}\,\mathrm{cm^2}$ to $10^{-21}\,\mathrm{cm^2}$. In IceCube, the Cherenkov light from nucleon decays along the monopole trajectory would produce a characteristic hit pattern. This paper presents the results of an analysis of first data taken from May 2011 until May 2012 with a dedicated slow-particle trigger for DeepCore, a subdetector of IceCube. A second analysis provides better sensitivity for the brightest non-relativistic monopoles using data taken from May 2009 until May 2010. In both analyses no monopole signal was observed. For catalysis cross sections of $10^{-22}\,(10^{-24})\,\mathrm{cm^2}$ the flux of non-relativistic GUT monopoles is constrained up to a level of $Φ_{90} \le 10^{-18}\,(10^{-17})\,\mathrm{cm^{-2}s^{-1}sr^{-1}}$ at a 90% confidence level, which is three orders of magnitude below the Parker bound. The limits assume a dominant decay of the proton into a positron and a neutral pion. These results improve the current best experimental limits by one to two orders of magnitude, for a wide range of assumed speeds and catalysis cross sections. : 20 pages, 20 figures |
format |
Text |
author |
IceCube Collaboration Aartsen, M. G. Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Altmann, D. Arguelles, C. Arlen, T. C. Auffenberg, J. Bai, X. Baker, M. Barwick, S. W. Baum, V. Bay, R. Beatty, J. J. Tjus, J. Becker Becker, K. -H. Benabderrahmane, M. L. BenZvi, S. Berghaus, P. Berley, D. Bernardini, E. Bernhard, A. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Bissok, M. Blaufuss, E. Blumenthal, J. Boersma, D. J. Bohm, C. Bose, D. Böser, S. Botner, O. Brayeur, L. Bretz, H. -P. Brown, A. M. Bruijn, R. Casey, J. Casier, M. Chirkin, D. Christov, A. Christy, B. Clark, K. Classen, L. Clevermann, F. Coenders, S. Cohen, S. Cowen, D. F. Silva, A. H. Cruz Danninger, M. Daughhetee, J. Davis, J. C. Day, M. de André, J. P. A. M. De Clercq, C. De Ridder, S. Desiati, P. de Vries, K. D. de With, M. DeYoung, T. Díaz-Vélez, J. C. Dunkman, M. Eagan, R. Eberhardt, B. Eichmann, B. Eisch, J. Euler, S. Evenson, P. A. Fadiran, O. Fazely, A. R. Fedynitch, A. Feintzeig, J. Feusels, T. Filimonov, K. Finley, C. Fischer-Wasels, T. Flis, S. Franckowiak, A. Frantzen, K. Fuchs, T. Gaisser, T. K. Gallagher, J. Gerhardt, L. Gladstone, L. Glüsenkamp, T. Goldschmidt, A. Golup, G. Gonzalez, J. G. Goodman, J. A. Góra, D. Grandmont, D. T. Grant, D. Gretskov, P. Groh, J. C. Groß, A. Ha, C. Haack, C. Ismail, A. Haj Hallen, P. Hallgren, A. Halzen, F. Hanson, K. Hebecker, D. Heereman, D. Heinen, D. Helbing, K. Hellauer, R. Hickford, S. Hill, G. C. Hoffman, K. D. Hoffmann, R. Homeier, A. Hoshina, K. Huang, F. Huelsnitz, W. Hulth, P. O. Hultqvist, K. Hussain, S. Ishihara, A. Jacobi, E. Jacobsen, J. Jagielski, K. Japaridze, G. S. Jero, K. Jlelati, O. Kaminsky, B. Kappes, A. Karg, T. Karle, A. Kauer, M. Kelley, J. L. Kiryluk, J. Kläs, J. Klein, S. R. Köhne, J. -H. Kohnen, G. Kolanoski, H. Köpke, L. Kopper, C. Kopper, S. Koskinen, D. J. Kowalski, M. Krasberg, M. Kriesten, A. Krings, K. Kroll, G. Kunnen, J. Kurahashi, N. Kuwabara, T. Labare, M. Landsman, H. Larson, M. J. Lesiak-Bzdak, M. Leuermann, M. Leute, J. Lünemann, J. Macías, O. Madsen, J. Maggi, G. Maruyama, R. Mase, K. Matis, H. S. McNally, F. Meagher, K. Meli, A. Merck, M. Meures, T. Miarecki, S. Middell, E. Milke, N. Miller, J. Mohrmann, L. Montaruli, T. Morse, R. Nahnhauer, R. Naumann, U. Niederhausen, H. Nowicki, S. C. Nygren, D. R. Obertacke, A. Odrowski, S. Olivas, A. Omairat, A. O'Murchadha, A. Palczewski, T. Paul, L. Pepper, J. A. Heros, C. Pérez de los Pfendner, C. Pieloth, D. Pinat, E. Posselt, J. Price, P. B. Przybylski, G. T. Quinnan, M. Rädel, L. Rameez, M. Rawlins, K. Redl, P. Reimann, R. Resconi, E. Rhode, W. Ribordy, M. Richman, M. Riedel, B. Robertson, S. Rodrigues, J. P. Rott, C. Ruhe, T. Ruzybayev, B. Ryckbosch, D. Saba, S. M. Sander, H. -G. Santander, M. Sarkar, S. Schatto, K. Scheriau, F. Schmidt, T. Schmitz, M. Schoenen, S. Schöneberg, S. Schönwald, A. Schukraft, A. Schulte, L. Schulz, O. Seckel, D. Sestayo, Y. Seunarine, S. Shanidze, R. Sheremata, C. Smith, M. W. E. Soldin, D. Spiczak, G. M. Spiering, C. Stamatikos, M. Stanev, T. Stanisha, N. A. Stasik, A. Stezelberger, T. Stokstad, R. G. Stößl, A. Strahler, E. A. Ström, R. Strotjohann, N. L. Sullivan, G. W. Taavola, H. Taboada, I. Tamburro, A. Tepe, A. Ter-Antonyan, S. Tešić, G. Tilav, S. Toale, P. A. Tobin, M. N. Toscano, S. Tselengidou, M. Unger, E. Usner, M. Vallecorsa, S. van Eijndhoven, N. van Santen, J. Vehring, M. Voge, M. Vraeghe, M. Walck, C. Wallraff, M. Weaver, Ch. Wellons, M. Wendt, C. Westerhoff, S. Whelan, B. J. Whitehorn, N. Wiebe, K. Wiebusch, C. H. Williams, D. R. Wissing, H. Wolf, M. Wood, T. R. Woschnagg, K. Xu, D. L. Xu, X. W. Yanez, J. P. Yodh, G. Yoshida, S. Zarzhitsky, P. Ziemann, J. Zierke, S. Zoll, M. |
author_facet |
IceCube Collaboration Aartsen, M. G. Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Altmann, D. Arguelles, C. Arlen, T. C. Auffenberg, J. Bai, X. Baker, M. Barwick, S. W. Baum, V. Bay, R. Beatty, J. J. Tjus, J. Becker Becker, K. -H. Benabderrahmane, M. L. BenZvi, S. Berghaus, P. Berley, D. Bernardini, E. Bernhard, A. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Bissok, M. Blaufuss, E. Blumenthal, J. Boersma, D. J. Bohm, C. Bose, D. Böser, S. Botner, O. Brayeur, L. Bretz, H. -P. Brown, A. M. Bruijn, R. Casey, J. Casier, M. Chirkin, D. Christov, A. Christy, B. Clark, K. Classen, L. Clevermann, F. Coenders, S. Cohen, S. Cowen, D. F. Silva, A. H. Cruz Danninger, M. Daughhetee, J. Davis, J. C. Day, M. de André, J. P. A. M. De Clercq, C. De Ridder, S. Desiati, P. de Vries, K. D. de With, M. DeYoung, T. Díaz-Vélez, J. C. Dunkman, M. Eagan, R. Eberhardt, B. Eichmann, B. Eisch, J. Euler, S. Evenson, P. A. Fadiran, O. Fazely, A. R. Fedynitch, A. Feintzeig, J. Feusels, T. Filimonov, K. Finley, C. Fischer-Wasels, T. Flis, S. Franckowiak, A. Frantzen, K. Fuchs, T. Gaisser, T. K. Gallagher, J. Gerhardt, L. Gladstone, L. Glüsenkamp, T. Goldschmidt, A. Golup, G. Gonzalez, J. G. Goodman, J. A. Góra, D. Grandmont, D. T. Grant, D. Gretskov, P. Groh, J. C. Groß, A. Ha, C. Haack, C. Ismail, A. Haj Hallen, P. Hallgren, A. Halzen, F. Hanson, K. Hebecker, D. Heereman, D. Heinen, D. Helbing, K. Hellauer, R. Hickford, S. Hill, G. C. Hoffman, K. D. Hoffmann, R. Homeier, A. Hoshina, K. Huang, F. Huelsnitz, W. Hulth, P. O. Hultqvist, K. Hussain, S. Ishihara, A. Jacobi, E. Jacobsen, J. Jagielski, K. Japaridze, G. S. Jero, K. Jlelati, O. Kaminsky, B. Kappes, A. Karg, T. Karle, A. Kauer, M. Kelley, J. L. Kiryluk, J. Kläs, J. Klein, S. R. Köhne, J. -H. Kohnen, G. Kolanoski, H. Köpke, L. Kopper, C. Kopper, S. Koskinen, D. J. Kowalski, M. Krasberg, M. Kriesten, A. Krings, K. Kroll, G. Kunnen, J. Kurahashi, N. Kuwabara, T. Labare, M. Landsman, H. Larson, M. J. Lesiak-Bzdak, M. Leuermann, M. Leute, J. Lünemann, J. Macías, O. Madsen, J. Maggi, G. Maruyama, R. Mase, K. Matis, H. S. McNally, F. Meagher, K. Meli, A. Merck, M. Meures, T. Miarecki, S. Middell, E. Milke, N. Miller, J. Mohrmann, L. Montaruli, T. Morse, R. Nahnhauer, R. Naumann, U. Niederhausen, H. Nowicki, S. C. Nygren, D. R. Obertacke, A. Odrowski, S. Olivas, A. Omairat, A. O'Murchadha, A. Palczewski, T. Paul, L. Pepper, J. A. Heros, C. Pérez de los Pfendner, C. Pieloth, D. Pinat, E. Posselt, J. Price, P. B. Przybylski, G. T. Quinnan, M. Rädel, L. Rameez, M. Rawlins, K. Redl, P. Reimann, R. Resconi, E. Rhode, W. Ribordy, M. Richman, M. Riedel, B. Robertson, S. Rodrigues, J. P. Rott, C. Ruhe, T. Ruzybayev, B. Ryckbosch, D. Saba, S. M. Sander, H. -G. Santander, M. Sarkar, S. Schatto, K. Scheriau, F. Schmidt, T. Schmitz, M. Schoenen, S. Schöneberg, S. Schönwald, A. Schukraft, A. Schulte, L. Schulz, O. Seckel, D. Sestayo, Y. Seunarine, S. Shanidze, R. Sheremata, C. Smith, M. W. E. Soldin, D. Spiczak, G. M. Spiering, C. Stamatikos, M. Stanev, T. Stanisha, N. A. Stasik, A. Stezelberger, T. Stokstad, R. G. Stößl, A. Strahler, E. A. Ström, R. Strotjohann, N. L. Sullivan, G. W. Taavola, H. Taboada, I. Tamburro, A. Tepe, A. Ter-Antonyan, S. Tešić, G. Tilav, S. Toale, P. A. Tobin, M. N. Toscano, S. Tselengidou, M. Unger, E. Usner, M. Vallecorsa, S. van Eijndhoven, N. van Santen, J. Vehring, M. Voge, M. Vraeghe, M. Walck, C. Wallraff, M. Weaver, Ch. Wellons, M. Wendt, C. Westerhoff, S. Whelan, B. J. Whitehorn, N. Wiebe, K. Wiebusch, C. H. Williams, D. R. Wissing, H. Wolf, M. Wood, T. R. Woschnagg, K. Xu, D. L. Xu, X. W. Yanez, J. P. Yodh, G. Yoshida, S. Zarzhitsky, P. Ziemann, J. Zierke, S. Zoll, M. |
author_sort |
IceCube Collaboration |
title |
Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube |
title_short |
Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube |
title_full |
Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube |
title_fullStr |
Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube |
title_full_unstemmed |
Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube |
title_sort |
search for non-relativistic magnetic monopoles with icecube |
publisher |
arXiv |
publishDate |
2014 |
url |
https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.1402.3460 https://arxiv.org/abs/1402.3460 |
geographic |
Antarctic |
geographic_facet |
Antarctic |
genre |
Antarc* Antarctic |
genre_facet |
Antarc* Antarctic |
op_relation |
https://dx.doi.org/10.1140/epjc/s10052-014-2938-8 |
op_rights |
arXiv.org perpetual, non-exclusive license http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/ |
op_doi |
https://doi.org/10.48550/arxiv.1402.3460 https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-014-2938-8 |
_version_ |
1766057294201618432 |
spelling |
ftdatacite:10.48550/arxiv.1402.3460 2023-05-15T13:34:46+02:00 Search for non-relativistic Magnetic Monopoles with IceCube IceCube Collaboration Aartsen, M. G. Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Altmann, D. Arguelles, C. Arlen, T. C. Auffenberg, J. Bai, X. Baker, M. Barwick, S. W. Baum, V. Bay, R. Beatty, J. J. Tjus, J. Becker Becker, K. -H. Benabderrahmane, M. L. BenZvi, S. Berghaus, P. Berley, D. Bernardini, E. Bernhard, A. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Bissok, M. Blaufuss, E. Blumenthal, J. Boersma, D. J. Bohm, C. Bose, D. Böser, S. Botner, O. Brayeur, L. Bretz, H. -P. Brown, A. M. Bruijn, R. Casey, J. Casier, M. Chirkin, D. Christov, A. Christy, B. Clark, K. Classen, L. Clevermann, F. Coenders, S. Cohen, S. Cowen, D. F. Silva, A. H. Cruz Danninger, M. Daughhetee, J. Davis, J. C. Day, M. de André, J. P. A. M. De Clercq, C. De Ridder, S. Desiati, P. de Vries, K. D. de With, M. DeYoung, T. Díaz-Vélez, J. C. Dunkman, M. Eagan, R. Eberhardt, B. Eichmann, B. Eisch, J. Euler, S. Evenson, P. A. Fadiran, O. Fazely, A. R. Fedynitch, A. Feintzeig, J. Feusels, T. Filimonov, K. Finley, C. Fischer-Wasels, T. Flis, S. Franckowiak, A. Frantzen, K. Fuchs, T. Gaisser, T. K. Gallagher, J. Gerhardt, L. Gladstone, L. Glüsenkamp, T. Goldschmidt, A. Golup, G. Gonzalez, J. G. Goodman, J. A. Góra, D. Grandmont, D. T. Grant, D. Gretskov, P. Groh, J. C. Groß, A. Ha, C. Haack, C. Ismail, A. Haj Hallen, P. Hallgren, A. Halzen, F. Hanson, K. Hebecker, D. Heereman, D. Heinen, D. Helbing, K. Hellauer, R. Hickford, S. Hill, G. C. Hoffman, K. D. Hoffmann, R. Homeier, A. Hoshina, K. Huang, F. Huelsnitz, W. Hulth, P. O. Hultqvist, K. Hussain, S. Ishihara, A. Jacobi, E. Jacobsen, J. Jagielski, K. Japaridze, G. S. Jero, K. Jlelati, O. Kaminsky, B. Kappes, A. Karg, T. Karle, A. Kauer, M. Kelley, J. L. Kiryluk, J. Kläs, J. Klein, S. R. Köhne, J. -H. Kohnen, G. Kolanoski, H. Köpke, L. Kopper, C. Kopper, S. Koskinen, D. J. Kowalski, M. Krasberg, M. Kriesten, A. Krings, K. Kroll, G. Kunnen, J. Kurahashi, N. Kuwabara, T. Labare, M. Landsman, H. Larson, M. J. Lesiak-Bzdak, M. Leuermann, M. Leute, J. Lünemann, J. Macías, O. Madsen, J. Maggi, G. Maruyama, R. Mase, K. Matis, H. S. McNally, F. Meagher, K. Meli, A. Merck, M. Meures, T. Miarecki, S. Middell, E. Milke, N. Miller, J. Mohrmann, L. Montaruli, T. Morse, R. Nahnhauer, R. Naumann, U. Niederhausen, H. Nowicki, S. C. Nygren, D. R. Obertacke, A. Odrowski, S. Olivas, A. Omairat, A. O'Murchadha, A. Palczewski, T. Paul, L. Pepper, J. A. Heros, C. Pérez de los Pfendner, C. Pieloth, D. Pinat, E. Posselt, J. Price, P. B. Przybylski, G. T. Quinnan, M. Rädel, L. Rameez, M. Rawlins, K. Redl, P. Reimann, R. Resconi, E. Rhode, W. Ribordy, M. Richman, M. Riedel, B. Robertson, S. Rodrigues, J. P. Rott, C. Ruhe, T. Ruzybayev, B. Ryckbosch, D. Saba, S. M. Sander, H. -G. Santander, M. Sarkar, S. Schatto, K. Scheriau, F. Schmidt, T. Schmitz, M. Schoenen, S. Schöneberg, S. Schönwald, A. Schukraft, A. Schulte, L. Schulz, O. Seckel, D. Sestayo, Y. Seunarine, S. Shanidze, R. Sheremata, C. Smith, M. W. E. Soldin, D. Spiczak, G. M. Spiering, C. Stamatikos, M. Stanev, T. Stanisha, N. A. Stasik, A. Stezelberger, T. Stokstad, R. G. Stößl, A. Strahler, E. A. Ström, R. Strotjohann, N. L. Sullivan, G. W. Taavola, H. Taboada, I. Tamburro, A. Tepe, A. Ter-Antonyan, S. Tešić, G. Tilav, S. Toale, P. A. Tobin, M. N. Toscano, S. Tselengidou, M. Unger, E. Usner, M. Vallecorsa, S. van Eijndhoven, N. van Santen, J. Vehring, M. Voge, M. Vraeghe, M. Walck, C. Wallraff, M. Weaver, Ch. Wellons, M. Wendt, C. Westerhoff, S. Whelan, B. J. Whitehorn, N. Wiebe, K. Wiebusch, C. H. Williams, D. R. Wissing, H. Wolf, M. Wood, T. R. Woschnagg, K. Xu, D. L. Xu, X. W. Yanez, J. P. Yodh, G. Yoshida, S. Zarzhitsky, P. Ziemann, J. Zierke, S. Zoll, M. 2014 https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.1402.3460 https://arxiv.org/abs/1402.3460 unknown arXiv https://dx.doi.org/10.1140/epjc/s10052-014-2938-8 arXiv.org perpetual, non-exclusive license http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/ Cosmology and Nongalactic Astrophysics astro-ph.CO High Energy Astrophysical Phenomena astro-ph.HE FOS Physical sciences article-journal Article ScholarlyArticle Text 2014 ftdatacite https://doi.org/10.48550/arxiv.1402.3460 https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-014-2938-8 2022-04-01T13:06:26Z The IceCube Neutrino Observatory is a large Cherenkov detector instrumenting $1\,\mathrm{km}^3$ of Antarctic ice. The detector can be used to search for signatures of particle physics beyond the Standard Model. Here, we describe the search for non-relativistic, magnetic monopoles as remnants of the GUT (Grand Unified Theory) era shortly after the Big Bang. These monopoles may catalyze the decay of nucleons via the Rubakov-Callan effect with a cross section suggested to be in the range of $10^{-27}\,\mathrm{cm^2}$ to $10^{-21}\,\mathrm{cm^2}$. In IceCube, the Cherenkov light from nucleon decays along the monopole trajectory would produce a characteristic hit pattern. This paper presents the results of an analysis of first data taken from May 2011 until May 2012 with a dedicated slow-particle trigger for DeepCore, a subdetector of IceCube. A second analysis provides better sensitivity for the brightest non-relativistic monopoles using data taken from May 2009 until May 2010. In both analyses no monopole signal was observed. For catalysis cross sections of $10^{-22}\,(10^{-24})\,\mathrm{cm^2}$ the flux of non-relativistic GUT monopoles is constrained up to a level of $Φ_{90} \le 10^{-18}\,(10^{-17})\,\mathrm{cm^{-2}s^{-1}sr^{-1}}$ at a 90% confidence level, which is three orders of magnitude below the Parker bound. The limits assume a dominant decay of the proton into a positron and a neutral pion. These results improve the current best experimental limits by one to two orders of magnitude, for a wide range of assumed speeds and catalysis cross sections. : 20 pages, 20 figures Text Antarc* Antarctic DataCite Metadata Store (German National Library of Science and Technology) Antarctic |