MACRO ( Monopolo, Observatorio de Astrofísica y Rayos Cósmicos ) fue un experimento de física de partículas ubicado en el Laboratori Nazionali del Gran Sasso en Abruzzo , Italia . MACRO fue propuesto por 6 instituciones científicas en los Estados Unidos y 6 instituciones italianas.
El objetivo principal de MACRO era buscar monopolos magnéticos . Los elementos activos de MACRO eran tubos de centelleo líquido y serpentinas , optimizados para seguimiento y sincronización de alta resolución. Este diseño también permitió que MACRO funcionara como detector de neutrinos y como observatorio de rayos cósmicos .
El experimento operó de 1989 a 2000. [1] No se detectaron candidatos a monopolos, lo que significa que el flujo de monopolos es inferior a 1,4 × 10 −16 por centímetro cuadrado por estereorradián por segundo (cm −2 sr −1 s −1 ) para velocidades entre0,0001 c y1 c (entre30 000 m / s y300 000 000 m / s ). [2]
El monopolo magnético es una partícula teorizada que aún no se ha observado. Si se detecta, refutaría la ley de Gauss para el magnetismo , una de las cuatro ecuaciones de Maxwell que describen la comprensión moderna bien establecida de la electricidad y el magnetismo.
Un investigador afirmó haber observado un monopolo con un detector del tamaño de una bombilla . [ cita requerida ] El hecho de que un detector del tamaño de varios campos de fútbol (MACRO) aún no haya duplicado esta hazaña lleva a la mayoría a ignorar la afirmación anterior.
El proyecto MACRO incluyó una gran caverna, aproximadamente a 800 metros bajo tierra, que se ahuecó aún más y albergaba cientos de cámaras largas llenas de fluido centelleante , un fluido que emite fotones cuando una partícula cargada o magnética pasa a través de él. En los extremos opuestos de la cámara había un par de tubos fotomultiplicadores . Los tubos fotomultiplicadores contienen una serie de pequeñas "placas" cargadas. Parecen focos de luz , pero son colectores que pueden tomar un puñado de fotones y "multiplicarlos". Esta multiplicación comienza utilizando el efecto fotoeléctrico para convertir los fotones que golpean la primera "placa" en electrones . Estos electrones luego son atraídos a la siguiente placa que emite más electrones de los que recibe. La siguiente placa hace lo mismo, amplificando así la señal más en cada placa. Los fotomultiplicadores utilizados en el experimento MACRO fueron producidos por Thorn-EMI y eran sensibles a una señal tan pequeña como cinco fotones. Después del desmantelamiento, MACRO donó alrededor de 800 tubos fotomultiplicadores al Experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay . El voltaje exacto colocado en cada placa fue determinado por una placa de circuito personalizada diseñada por algunos de los científicos involucrados en el proyecto.
Las cámaras centelleantes se ensamblaron en pilas altas y filas largas. Cuando se detectaba una señal, normalmente se detectaba en varias cámaras. El tiempo de cada señal de cada fotomultiplicador indicó la trayectoria aproximada y la velocidad de la partícula. El tipo de señal y la velocidad a través del "grupo" de cámaras les dijo a los investigadores si habían observado un monopolo o simplemente alguna partícula cargada común .
MACRO obtuvo resultados muy importantes en otros sectores: [3]
- rayos cósmicos: flujo, composición y sombra del sol y la luna;
- búsqueda de materia oscura (WIMPS) del centro del Sol y la Tierra y materia oscura con quarks extraños;
- buscar neutrinos de baja energía a partir de supernovas ;
- astronomía de neutrinos y oscilaciones de neutrinos .
En particular, MACRO mostró evidencia de oscilaciones de neutrinos en la conferencia de neutrinos de Takayama inmediatamente antes del anuncio del descubrimiento de oscilaciones por el experimento Super-Kamiokande . [4] [5]
Referencias
- ^ Giorgio Giacomelli y Laura Patrizii, Bolonia (1 de mayo de 2003). "MACRO entrega su última palabra sobre monopolos" . Mensajero del CERN . Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2011 . Consultado el 16 de diciembre de 2011 .
- ^ M. Ambrosio; et al. (27 de septiembre de 2002). "Resultados finales de búsquedas de monopolos magnéticos con el experimento MACRO". Physical Europea Diario C . 25 (4): 511–522. arXiv : hep-ex / 0207020 . Código bibliográfico : 2002EPJC ... 25..511M . doi : 10.1140 / epjc / s2002-01046-9 . S2CID 119450031 .
- ^ Giacomelli, G .; Margiotta, A. (11 de julio de 2007). "El experimento MACRO en Gran Sasso". arXiv : 0707,1691 [ hep-ex ].
- ^ pág. 14-15 de Takaaki Kajita (8 de diciembre de 2015). "Descubrimiento de la conferencia Nobel de oscilaciones de neutrinos atmosféricos" (PDF) .
- ^ Francesco Ronga analiza la contribución de MACRO a las oscilaciones de neutrinos en el libro Neutrino: la partícula mutante (ediciones de Aracne), capítulo "Una breve historia de las oscilaciones de neutrinos" . Agosto de 2016.