¿Por qué buscan monopolos magnéticos con el Gran Colisionador de Hadrones?

Recreación artística de un monopolo magnético, partículas que desean detectar con la colaboración MoEDAL en el Gran Colisionador de Hadrones. Crédito de la imagen: CERN
Recreación artística de un monopolo magnético, partículas que desean detectar con la colaboración MoEDAL en el Gran Colisionador de Hadrones. Crédito de la imagen: CERN

Hoy tenemos un acercamiento a la búsqueda de los monopolos magnéticos, que se realiza en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), a través del experimento MoEDAL.

El experimento, es impulsado por una colaboración internacional de científicos e instituciones. Y aquí está la palabra de James Pinfold, Profesor de Física de la Universidad de Alberta, vocero del experimento.

MoEDAL está en el LHC. El Gran Colisionador de Hadrones es gigantesco, y, como muchos experimentos asociados-vinculados a él, realizan profundas exploraciones científicas que procuran responder qué es el hombre, el mundo y el universo en el que vive y muere.

En un vídeo difundido por el CERN, Pinfold indicó que “los monopolos magnéticos son la manifestación de la carga magnética, como un electrón lo es de la carga eléctrica. Así que un monopolo magnético es una partícula que tiene carga magnética.
No se habían visto partículas de este tipo antes, dijo Pinfold. Siempre se asumió que la carga magnética no venía por sí sola, como un polo sur o un polo norte. Siempre están como dipolos, con los polos norte y sur unidos, juntos. Nosotros estamos diciendo algo diferente, y Dirac fue la primera persona en elaborar la idea de que un polo magnético único puede existir en el marco de la mecánica cuántica. Si tienes un polo magnético simple, y quieres un hermano o la hermana de un electrón entonces tienes un conjunto completamente simétrico de las ecuaciones de Maxwell. Y esto es algo que Dirac amaba particularmente: la simetría y la belleza en las ecuaciones”.

En la imagen vemos una ilustración con el corte esquemático de la estructura del Gran Colisionador de Hadrones, y en colores el detector de monopolos y otras partículas exóticas (MoEDAL). Crédito de la imagen: CERN
En la imagen vemos una ilustración con el corte esquemático de la estructura del Gran Colisionador de Hadrones, y en colores el detector de monopolos y otras partículas exóticas (MoEDAL). Crédito de la imagen: CERN

“Nosotros trabajamos en un diseño para buscar esas partículas altamente ionizantes; y ellas realmente son altamente ionizantes. Por ejemplo, la ionización causada por un protón que está siendo emitido por una colisión típica en el LHC, es comparable a un monopolo.
El monopolo es algo así como 407 veces más ionizante que ese protón. Lo que significa que pierde más energía de esa clase a una tasa mucho mayor y por lo tanto no penetra los detectores alejados, porque es tan altamente ionizante”, explicó Pinfold.

James Pinfold, Profesor de Física de la Universidad de Alberta y portavoz de la Colaboración MoEDAL. Crédito de la imagen: CERN
James Pinfold, Profesor de Física de la Universidad de Alberta y portavoz de la Colaboración MoEDAL. Crédito de la imagen: CERN

“Yo diseñé especialmente un detector para ver este tipo de partículas. MoEDAL es el séptimo experimento, es complementario a los otros experimentos más grandes en el LHC, diseñados para expandir el horizonte de descubrimientos de LHC”, indicó.

La ilustración muestra la colisión de partículas en el punto IP8, del Gran Colisionador de Hadrones, donde conviven los experimentos LHCb y MoEDAL. Este busca detectar, registrar y casi diseccionar a las elusivas partículas conocidas como monopolos magnéticos. Crédito de la imagen: CERN
La ilustración muestra la colisión de partículas en el punto IP8, del Gran Colisionador de Hadrones, donde conviven los experimentos LHCb y MoEDAL. Este busca detectar, registrar y casi diseccionar a las elusivas partículas conocidas como monopolos magnéticos. Crédito de la imagen: CERN

Y detalló que “MoEDAL es un detector completamente diferente, comparado con otros detectores del LHC, porque es pasivo. No tiene ninguna electrónica, ningún gas, tampoco ninguna parte móvil. Es completamente pasivo, pero registra las nuevas partículas descubiertas, así que podemos re-examinar una y otra vez. (MoEDAL) Está ubicado en el punto de intersección llamado IP8, que utiliza el experimento LHCb, en el anillo del LHC”.

La ilustración muestra el punto IP8, donde están instalados instrumentos de los experimentos LHCb y MoEDAL. Crédito de la imagen: CERN
La ilustración muestra el punto IP8, donde están instalados instrumentos de los experimentos LHCb y MoEDAL. Crédito de la imagen: CERN

Precisó que “(MoEDAL) Tiene tres partes; la primera es como una cámara gigantesca -algo así como 150 metros de plásticos- que es muy sensible a las nuevas partículas físicas altamente ionizantes. Y esas partículas dejan una imagen, y, si se desea en el detector una imagen permanente, siempre se puede ir atrás y re-examinar la segunda parte. Es como una trampa gigante para partículas, para aquellas altamente ionizantes, a la que se le puede reducir la velocidad y detener. En esa gigantesca trampa detectora, de alrededor de una tonelada, la tercera parte es más parecida a un experimento tradicional en el LHC. Consistente en chips de sílice que hacen pequeñas imágenes digitales de los fondos de la partícula altamente ionizante que tenemos, y hay una hermosa predicción para una nueva clase de llamada múltiple al monopolo electro-débil, que puede tener una masa que está en el rango del LHC. Así que nuestro primer resultado muestra que podemos detectar monopolos con cargas mucho más altas que el LHC, y con una masa mucho más grande, porque lo hemos diseñado específicamente para buscar esas cosas, y lo hemos construido para ser sensibles a ellas”, concluyó Pinfold.

La imagen muestra un técnico trabajando en las instalaciones del experimento MoEDAL, en el Gran Colisionador de Hadrones. Crédito de la imagen: CERN
La imagen muestra un técnico trabajando en las instalaciones del experimento MoEDAL, en el Gran Colisionador de Hadrones. Crédito de la imagen: CERN

Diez años atrás, Jim Pinfold escribió un artículo en el Correo del CERN, en el que impulsa la colaboración científica entre países desarrollados y emergentes o en desarrollo, porque el mundo necesita de todos. Si lo desean, pueden ver aquí ese artículo (en inglés).

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