En un article publicat aquest dimecres en la revista ‘Journal of High Energy Physics’ (JHEP), l'experiment MoEDAL del Gran Colisionador d’Hadrons (LHC) del CERN fita el lloc on cercar una nova partícula, el monopol magnètic. En les últimes dècades, diversos experiments han tractat de trobar evidències de l'existència de monopols magnètics en acceleradors de partícules com el LHC. Aquestes partícules van ser teoritzades pel físic Paul Dirac en els anys trenta, però no s'han observat fins al moment. L'Institut de Física Corpuscular (IFIC, CSIC- Universitat de València) és l'únic centre de recerca espanyol que participa en MoEDAL.
“MoEDAL celebra avui la publicació del seu primer resultat científic i s'uneix així als altres experiments del LHC en la frontera de la ciència”, declara el portaveu de l'experiment, James Pinfold.
“El resultat demostra la capacitat de MoEDAL d'explorar un nou territori. Teories com la supersimetria es posaran a prova en el futur pròxim per MoEDAL”, afirma la presidenta del Consell de la Col·laboració de l'experiment, la investigadora de l’IFIC Vasiliki Mitsou.
Igual que l'electricitat té dues càrregues, positiva i negativa, el magnetisme té dos pols, nord i sud. La diferència es troba en què mentre que és fàcil aïllar una càrrega elèctrica positiva o negativa, mai no s’ha vist una càrrega magnètica aïllada, un monopol. Si es talla una barra magnètica per la meitat s'obtenen dues barres magnètiques més xicotetes, però cadascuna amb el seu pol nord i sud. No obstant açò, la teoria suggereix que el magnetisme podria ser una propietat de les partícules elementals. Així, com els electrons tenen càrrega negativa i els protons positiva, els monopols magnètics podrien en teoria tenir un pol nord o sud.
Si els monopols existeixen, es creu que són molt massius. Com el LHC produeix col·lisions a una energia sense precedents, es podrien observar partícules d'aquest tipus si són prou lleugeres per a estar a l'abast del LHC. Per exemple, les interaccions entre dos fotons d'alta energia podrien produir parells de monopols nord i sud. Els monopols també podrien manifestar-se per la seua càrrega magnètica i mitjançant el seu alt poder ionitzant, unes 4.700 vegades major que el dels protons. L'experiment MoEDAL del LHC està específicament dissenyat per a cercar aquests efectes.
MoEDAL està compost per un gran detector passiu instal·lat al costat de l'experiment LHCb. Com els monopols serien altament ionitzants, deixarien traces en detectors de plàstic (NTDs) que s'examinarien després amb un microscopi. Els monopols també perdrien la seua energia de forma molt ràpida, per la qual cosa podrien ralentir-se mitjançant un altre dispositiu consistent en 0,8 tones de detectors d'alumini que actuen com un parany. Un monopol atrapat en aquest dispositiu assenyalaria la seua presència després, quan un magnetòmetre cerque càrregues magnètiques en els detectors. A més, MoEDAL disposa d'una matriu de detectors de píxels de silici TimePix, que s'usen per a observar l'entorn de l'experiment en temps real.
L'article publicat avui es basa en l'anàlisi de les dades recopilades durant el primer cicle de funcionament del LHC o Run 1 (2010-2013), quan els detectors d'alumini eren encara prototips. Encara que no mostren evidències de monopols atrapats, els resultats han permès a la col·laboració MoEDAL posar nous límits per a la massa d'aquestes partícules hipotètiques. També mostren el potencial del detector MoEDAL, a mesura que el LHC proporcione dades a majors energies.
La col·laboració MoEDAL treballa ara activament en l'anàlisi de les dades obtingudes amb el detector complet en 2015, inclosos els detectors de plàstic NTDs i els detectors d'alumini, amb l'estimulant possibilitat de descobriments revolucionaris en diversos nous escenaris per a la física.
Participació de l'Institut de Física Corpuscular
L'Institut de Física Corpuscular (IFIC, CSIC- Universitat de València) és l'única institució científica espanyola que participa en MoEDAL. La seua participació està recolzada per la Generalitat Valenciana com a agència finançadora. El grup està liderat per Vasiliki Mitsou, científica titular del CSIC en l’IFIC que actualment presideix la direcció de l'experiment, el Collaboration Board.
El grup de l’IFIC es dedica tant a aspectes experimentals com a l'elaboració de models teòrics importants per a la interpretació dels resultats de MoEDAL, aprofitant l'experiència dels seus integrants en el desenvolupament de teories sobre monopols magnètics i supersimetria. En l'article publicat, el grup IFIC va jugar un paper decisiu en la simulació del pas del monopol magnètic a través del detector.
Amb la participació en MoEDAL, l'Institut de Física Corpuscular, centre d'excel·lència Severo Ochoa, és l'únic centre espanyol present en tres experiments del LHC. Per la seua llarga tradició en física experimental d'altes energies i la seua participació en els anteriors acceleradors del CERN, l’IFIC va participar en el disseny, construcció i operació d’ATLAS, el major experiment del LHC on es va descobrir el bosó de Higgs. La seua experiència en les anomenades factories de fondes B li va servir per a incorporar-se a l'experiment LHCb, que estudia l'asimetria entre matèria i antimatèria en l'Univers.
Més informació:
Enllaç a l’article en arXiv: http://arxiv.org/abs/1604.06645
http://moedal.web.cern.ch/content/collaboration
Imatges:
Dipolos y monopolos magnéticos: https://cds.cern.ch/record/2157891 (Créditos: Daniel Domínguez/CERN)
Imágenes del experimento MoEDAL: https://cds.cern.ch/record/2162912 (Créditos: Maximilien Brice/CERN).
Last update: 10 de august de 2016 16:44.
News release
