L’Esperimento MoEDAL
(Monopole & Exotics Detector at the LHC)

MoEDAL è un esperimento al Large Hadron Collider (LHC) del CERN  dedicato alla ricerca dei monopoli magnetici e di altre particelle esotiche.

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I monopoli magnetici rappresentano la controparte della carica elettrica nelle equazioni di Maxwell. Ma, mentre esistono particelle distinte con carica elettrica positiva o negativa, è impossibile isolare un definito polo magnetico. Infatti, se prendiamo un magnete e lo spezziamo, avremo sempre due magneti, ciascuno con il proprio polo sud e il polo nord. L’esistenza dei monopoli magnetici fu ipotizzata da Paul Dirac nel 1931 per spiegare la quantizzazione della carica elettrica. La loro ricerca è andata avanti nei decenni con esperimenti agli acceleratori e nella radiazione cosmica.

Pioniere e leader nella ricerca dei monopoli magnetici è stato Giorgio Giacomelli a cui la collaborazione MoEDAL ha dedicato il suo primo articolo. Sotto la guida di Giacomelli la Sezione di Bologna ha giocato un ruolo fondamentale nei principali esperimenti del settore. Tra tutti merita ricordare l’esperimento MACRO (Monopole, Astrophysics and Cosmic Ray Observatory) condotto ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dal 1988 al 2000.

MoEDAL è installato in prossimità dell’esperimento LHCb, nel punto 8 di LHC. Utilizza due sistemi di rivelazione, entrambi passivi:  lastre di CR39 e Makrofol come rivelatori nucleari a tracce (NTD) e barre di Alluminio come Monopole Trapping Detector (MTD). Il  monitoraggio della radiazione ambiente è effettuato tramite il TimePix Radiation Monitoring System.

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Layout dell’esperimento MoEDAL

Nei rivelatori a tracce le particelle cariche elettricamente e/o magneticamente, producono un danno permanente nella struttura dei materiali. In seguito a un processo chimico (chemical etching) questo danno appare al microscopio ottico come un foro conico, le cui dimensioni sono collegate alle proprietà della particella.

Nel MTD le barre di alluminio agiscono come una trappola per la carica magnetica. Il segnale inequivocabile di un monopolo intrappolato viene cercato scansionando i rivelatori con un magnetometro di altissima sensibilità e stabilità.

Il gruppo di Bologna ha la responsabilità completa del rivelatore nucleare a tracce, ovvero della sua calibrazione, costruzione, attacco chimico e analisi. Non essendo stato trovato alcun segnale compatibile con quanto atteso per un  monopolo magnetico, sono stati posti nuovi limiti inferiori sulla massa di queste particelle.  La prima pubblicazione basata sull’analisi del NTD è in preparazione.

Contatti presso la Sezione INFN di Bologna

Laura Patrizii Deputy Spokesperson
Gabriele Sirri NTD Scanning & Analysis Co-Coordinator
Vincent Togo NTD Sub-detector Coordinator

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