Monopole Astrophysics and Cosmic Ray Observatory
MACRO (Monopole and Cosmic Ray Observatory) è stato un esperimento di fisica delle particelle elementari ed astrofisica nel laboratorio sotterraneo del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). MACRO fu una collaborazione tra 6 istituzioni degli Stati Uniti e 6 istituzioni Italiane [1] [2] [3].
L'obiettivo principale di MACRO era la ricerca del monopolo magnetico. I rivelatori erano scintillatori liquidi e rivelatori a gas del tipo streamer. Questo disegno permise a MACRO di rivelare anche i raggi cosmici sotterranei e i neutrini. Rivelatori plastici passivi con CR39 furono usati per la sola ricerca dei monopoli. L'esperimento iniziò nel 1989 e terminò a dicembre del 2000.
Il monopolo magnetico è una particella teorica con una carica magnetica unitaria analoga alla carica elettrica unitaria (elettrone). Attorno al 1970 le teorie della grande unificazione delle interazioni fondamentali (GUT) previdero l'esistenza di monopoli di massa molto grande ~1017 GeV. Particelle di massa cosi' grande non possono essere prodotte agli acceleratori di particelle, ma potrebbero essere state prodotte nel Big-Bang.
MACRO ricercò i monopoli magnetici usando i tre tipi indipendenti di rivelatori che avrebbero permesso una ridondanza per identificare anche un singolo monopolo. Anche l'elettronica di rivelazione era ridondante e permetteva ricerche in differenti intervalli di velocità, controlli incrociati e studio incrociato dei fondi. Nessun candidato fu trovato con un limite superiore di 1.4 X10-16 cm-2 s-1 sr-1 per monopoli con velocità tra 4 x 10-5c a c. Alcune ricerche indirette danno limiti più bassi ma solo con alcune ipotesi che non possono essere facilmente dimostrate.
Risultati molto importanti durono ottenuti da MACRO in altri settori:
1)raggi cosmici: flusso, composizione ed ombra del sole e della luna
2) ricerca di materia oscura dal centro del Sole e della Terra
3) ricerca di neutrini di bassa energia da supernovae
4) neutrino astronomia e oscillazioni di neutrino
In particolare MACRO mostrò una evidenza di oscillazioni di neutrino alla conferenza dei neutrini di Takayama immediatamente prima dell'annuncio della scoperta delle oscillazioni da parte dell'esperimento Super-Kamiokande [4]
Note
- ^ la descrizione sommaria del rivelatore e un riassunto dei risultati principali si trovano in G.Giacomelli and A.Margiotta, [The MACRO experiment at Gran Sasso (PDF), su arxiv.org, 11 luglio 2007}.
- ^ CERN, [Il rivelatore MACRO parte 1, su videos.cern.ch.
- ^ CERN, [Il rivelatore MACRO parte 2, su videos.cern.ch.
- ^ vedi pag 14-15 di Takaaki Kajita, Discovery of Atmospheric Neutrino Oscillations Nobel Lecture (PDF), su nobelprize.org, 8 dicembre 2015.
Bibliografia
Ambrosio et al., The MACRO detector at Gran Sasso, in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, vol. 486, n. 3, Elsevier, luglio 2002, pp. 663-707.