MACRO ( Monopole, Astrophysics and Cosmic Ray Observatory ) 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 tubos de emisión de rayos, optimizados para el seguimiento y la sincronización de alta resolución. Este diseño también permitió que MACRO funcionara como detector de neutrinos y como observatorio de rayos cósmicos .
El experimento funcionó desde 1989 hasta 2000. [1] No se detectaron candidatos a monopolos, lo que significa que el flujo de monopolos es menor que 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 teórica que aún no ha sido observada. Si se detectara, refutaría la ley de Gauss para el magnetismo , una de las cuatro ecuaciones de Maxwell que describen la comprensión moderna y 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 descartar la afirmación anterior.
El proyecto MACRO incluía una gran caverna, a unos 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 , 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 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. Tras el desmantelamiento, MACRO donó unos 800 tubos fotomultiplicadores al experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay . El voltaje exacto aplicado a cada placa se determinó mediante una placa de circuito personalizada diseñada por algunos de los científicos que participaron en el proyecto.
Las cámaras centelleantes estaban reunidas en pilas altas y largas filas. Cuando se detectaba una señal, normalmente se detectaba en varias cámaras. La sincronización de cada señal de cada fotomultiplicador indicaba la trayectoria y la velocidad aproximadas de la partícula. El tipo de señal y la velocidad a través del "conjunto" de cámaras indicaban a los investigadores si habían observado un monopolo o simplemente alguna partícula cargada común .
MACRO obtuvo resultados muy importantes en otros sectores: [3]
En particular, MACRO mostró evidencia de oscilaciones de neutrinos en la conferencia de neutrinos de Takayama inmediatamente antes del anuncio del descubrimiento de las oscilaciones por el experimento Super-Kamiokande . [4] [5]