MoEDAL aportará información básica sobre la existencia de partículas que explicarían la transformación de la carga eléctrica ocurrida en el ‘Big Bang’
Un nuevo experimento ha sido recientemente aprobado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el mayor acelerador de partículas del mundo situado en la frontera franco-suiza. MoEDAL pasa a ser el séptimo experimento del acelerador, y, a diferencia de los experimentos de propósito general instalados a lo largo del anillo del LHC, buscará partículas muy exóticas como son monopolos magnéticos muy ionizantes y partículas supersimétricas. Según el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), el experimento es relativamente pequeño, económico y rápido de instalar, pero su potencial de descubrimiento es enorme, por lo que supone un complemento ideal al amplio rango de exploración del resto de experimentos del LHC.
En su configuración final, MoEDAL constará de diez capas de plástico unidas a las paredes y el techo de la caverna que alberga el detector VELO del experimento LHCb, situado en el anillo del LHC. "Cuando una partícula muy ionizante y estable, como puede ser un monopolo magnético o partículas supersimétricas, cruzan los detectores de MoEDAL, producirán alteraciones al nivel de las uniones de sus polímeros alrededor de la trayectoria de la partícula”, explica James Pinfold, portavoz del experimento. Estas ‘trazas’ pueden ser observadas posteriormente con un microscopio óptico. Su tamaño, forma y alineación de las señales ofrecerá información precisa sobre la carga y la dirección de la partícula.
Las partículas para cuya detección está diseñado MoEDAL, los monopolos magnéticos, tendrán una “firma” característica en el detector, hasta el punto que, a diferencia de otros experimentos, la calibración y selección de datos (lo que se conocer como ‘trigger’) no será realmente un problema. "Un monopolo magnético, si existe, dejará una señal muy característica", explica Pinfold. "No hay otra partícula convencional que podría producir una pista tan distintiva”. Un monopolo magnético es una partícula que tiene únicamente un polo magnético. La idea de su existencia la planteó el físico Paul Dirac en 1931 para explicar la cuantización de la carga eléctrica: cuando ocurrió el Big Bang, la Gran Explosión que creó el Universo, los campos magnéticos se deshicieron y los dipolos magnéticos se convirtieron en monopolos. Al terminar la explosión, los monopolos se volvieron a juntar y formaron nuevamente dipolos.
Dispositivo pasivo
Los principales experimentos del LHC (ATLAS, CMS, ALICE y LHCb) están diseñados para detectar partículas con carga eléctrica convencional que viajan lo suficientemente rápido como para cruzar las diferentes capas de detectores que los componen. En estos detectores las partículas altamente ionizantes se absorben antes de atravesar completamente el detector, lo cual puede producir problemas de saturación en los detectores y su electrónica. En este sentido, la detección de partículas altamente ionizantes es un desafío importante para los principales experimentos del LHC.
Sin embargo, MoEDAL es un dispositivo pasivo, no afectado por este tipo de problemas, ya que sus detectores son capaces de medir con precisión tasas de ionización que son miles de veces superiores a las de una partícula de mínima ionización. Ésta es la razón por la que Pinfold sostiene que el detector de MoEDAL complementa los principales experimentos del LHC en la búsqueda de nuevas partículas. "Si MoEDAL detecta únicamente un número pequeño de candidatos será una indicación muy clara de que algo nuevo y muy interesante se ha producido. En ese momento, yo miraría los otros experimentos del LHC en busca de las correspondientes señales en sus detectores".
MoEDAL es una colaboración internacional compuesta por 25 científicos de nueve institutos de EE.UU., Canadá, Italia, Suiza, Alemania, República Checa y Rumania. Durante el actual periodo de funcionamiento del LHC, los científicos de MoEDAL estudiarán los niveles de radiación en la caverna del experimento a la espera de poder completar las capas de plástico que lo componen. Pero, incluso sólo con la actual configuración, MoEDAL será capaz de dar una primera indicación de la posible existencia de nuevas partículas. La participación española en el LHC se coordina a través del proyecto Consolider-Ingenio 2010 CPAN (Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear).
Más información:
Investigadores del centro CiQUS de la Universidad de Santiago de Compostela han desarrollado una técnica pionera para regular el flujo de calor en estos sistemas aplicando campos eléctricos sobre regiones muy localizadas del material.
Este científico liderara a partir de 2026 el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Mark Thomson tendrá el reto de impulsar proyectos de enorme envergadura, como la posible construcción de un nuevo acelerador de casi 100 kilómetros de longitud, que transformaría el panorama de la física.
