En un artículo publicado en la revista Journal of High Energy
Physics (JHEP), el experimento MoEDAL del Gran Colisionador de Hadrones
(LHC) del CERN acota el lugar donde buscar una nueva partícula, el
monopolo magnético. En las últimas décadas, varios experimentos han
tratado de encontrar evidencias de la existencia de monopolos magnéticos
en aceleradores de partículas como el LHC. Estas partículas fueron
teorizadas por el físico Paul Dirac en los años treinta, pero no se han
observado hasta el momento. El Instituto de Física Corpuscular (IFIC,
CSIC-Universidad de Valencia) es el único centro de investigación
español que participa en MoEDAL.
“MoEDAL celebra hoy la publicación de su primer resultado científico y se une así a los otros experimentos del LHC en la frontera de la ciencia”, declara el portavoz del experimento, James Pinfold. “El resultado demuestra la capacidad de MoEDAL de explorar un nuevo territorio. Teorías como la supersimetría se pondrán a prueba en el futuro próximo por MoEDAL”, afirma la Presidenta del Consejo de la Colaboración del experimento, la investigadora del IFIC Vasiliki Mitsou.
Al igual que la electricidad tiene dos cargas, positiva y negativa,
el magnetismo tiene dos polos, norte y sur. La diferencia estriba en que
mientras que es fácil aislar una carga eléctrica positiva o negativa,
nunca se ha visto una carga magnética aislada, un monopolo. Si se corta
una barra magnética por la mitad se obtienen dos barras magnéticas más
pequeñas, pero cada una con su polo norte y sur. Sin embargo, la teoría
sugiere que el magnetismo podría ser una propiedad de las partículas
elementales. Así, como los electrones tienen carga negativa y los
protones positiva, los monopolos magnéticos podrían en teoría tener un
polo norte o sur.
Si los monopolos existen, se cree que son muy masivos. Como el LHC
produce colisiones a una energía sin precedentes, se podrían observar
partículas de este tipo si son lo suficientemente ligeras para estar al
alcance del LHC. Por ejemplo, las interacciones entre dos fotones de
alta energía podrían producir pares de monopolos norte y sur. Los
monopolos también podrían manifestarse por su carga magnética y mediante
su alto poder ionizante, unas 4.700 veces mayor que el de los protones.
El experimento MoEDAL del LHC está específicamente diseñado para buscar
estos efectos.
MoEDAL está compuesto por un gran detector pasivo instalado junto al
experimento LHCb. Como los monopolos serían altamente ionizantes,
dejarían trazas en detectores de plástico (NTDs) que se examinarían
después con un microscopio. Los monopolos también perderían su energía
de forma muy rápida, por lo que podrían ralentizarse mediante otro
dispositivo consistente en 0,8 toneladas de detectores de aluminio que
actúan como una trampa. Un monopolo atrapado en este dispositivo
señalaría su presencia después, cuando un magnetómetro busque cargas
magnéticas en los detectores. Además, MoEDAL dispone de una matriz de
detectores de píxeles de silicio TimePix, que se usan para observar el
entorno del experimento en tiempo real.
El artículo publicado hoy se basa en el análisis de los datos
recopilados durante el primer ciclo de funcionamiento del LHC o Run 1
(2010-2013), cuando los detectores de aluminio eran todavía prototipos.
Aunque no muestran evidencias de monopolos atrapados, los resultados han
permitido a la colaboración MoEDAL poner nuevos límites para la masa de
estas partículas hipotéticas. También muestran el potencial del
detector MoEDAL, a medida que el LHC proporcione datos a mayores
energías. La colaboración MoEDAL trabaja ahora activamente en el
análisis de los datos obtenidos con el detector completo en 2015,
incluidos los detectores de plástico NTDs y los detectores de aluminio,
con la estimulante posibilidad de descubrimientos revolucionarios en
varios nuevos escenarios para la física.
El grupo del IFIC se dedica tanto a aspectos experimentales como a la
elaboración de modelos teóricos importantes para la interpretación de
los resultados de MoEDAL, aprovechando la experiencia de sus integrantes
en el desarrollo de teorías sobre monopolos magnéticos y supersimetría.
En el artículo publicado hoy, el grupo IFIC jugó un papel decisivo en
la simulación del paso del monopolo magnético a través del detector.
La participación del IFIC en este proyecto está respaldada por la
Generalitat Valenciana como agencia financiadora. El grupo está liderado
por Vasiliki Mitsou, científica titular del CSIC en el IFIC que
actualmente preside la dirección del experimento, el Collaboration
Board.
CPAN
No hay comentarios