Descrizione del progetto
Le interazioni tra neutrini ad alta energia potrebbero svelare nuovi effetti della fisica
Il campo della fisica è radicato nella scoperta delle leggi naturali che regolano il nostro universo. Come avviene in altri campi scientifici, perché un determinato fenomeno venga accettato ampiamente sono necessarie vaste attività di sperimentazione e osservazione, nonché la ripetibilità dei risultati. Ciononostante, per quanto riguarda la fisica delle particelle e, in particolare, il comportamento dei neutrini, che sono elusivi ma al contempo altamente abbondanti, gli esperimenti e le osservazioni sono ugualmente complicati da svolgere. Il fatto che non abbiamo osservato in modo regolare, o affatto, un fenomeno a essi correlato non significa che non riusciremo mai a osservarlo, a condizione di essere determinati, usufruire delle condizioni adatte e avere un po’ di fortuna. Il progetto FASERnu, finanziato dall’UE, è sulle tracce di interazioni tra neutrini ad alta energia che potrebbero svelare violazioni della cosiddetta universalità dei leptoni, aprendo la porta alla nuova fisica oltre il modello standard.
Obiettivo
Although the properties of neutrinos have been intensively studied, we are still missing data about their behaviour in the TeV energy scale, as well as conclusive tests of lepton universality in neutrino scattering. Embracing the discussions on recently identified flavour anomalies, which hint at lepton universality violation, the study of high-energy neutrino interactions involving both heavy leptons and heavy quarks may be a powerful and complementary tool to search for new physics effects. Such interaction channels require high neutrino energy.
Here I propose to measure high energy neutrinos with a detector sensitive to heavy flavour particles. This project (FASERnu) employs a novel approach to exploit the CERN Large Hadron Collider (LHC) as an intense neutrino source, which allows for the study of the high energy frontier of man-made neutrinos. An emulsion hybrid neutrino detector with a target mass of 1.2 tonnes will be employed. Such a detector structure has been well proven to be sensitive to heavy flavour particles: tau, charm and beauty. Data taking will be carried out during the forthcoming Run 3 of LHC operation (2021-2024), which would yield >20,000 neutrino interactions in the detector. During the timeline of this grant, neutrino cross sections will be measured for all three flavours in the uncharted energy range between 360 GeV and 6 TeV. Furthermore, the channels associated with heavy quark (charm and beauty) production will be studied.
I established this project within the framework of the FASER experiment. The letter of intent and technical proposal of this project were approved by the CERN committees and I presently act as one of the project leaders of the neutrino program in FASER. FASERnu will not only investigate an unexplored energy regime, but will also provide relevant inputs to future neutrino experiments at the High-Luminosity-LHC (HL-LHC) and then at the Future Circular Collider (FCC).
Campo scientifico
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsneutrinos
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsleptons
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsparticle accelerator
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsquarks
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
3012 Bern
Svizzera