Opis projektu
Oddziaływania neutrin wysokoenergetycznych mogą ujawnić nowe efekty fizyczne
Nadrzędnym celem fizyki było od zawsze odkrywanie praw przyrody rządzących wszechświatem. Podobnie jak w innych dziedzinach nauki, powszechna akceptacja danego zjawiska lub zasady wymaga przeprowadzenia szeroko zakrojonych eksperymentów, obserwacji i uzyskania powtarzalnych wyników. W przypadku fizyki cząstek elementarnych, a zwłaszcza badań nad zachowaniami nieuchwytnych, mimo że bardzo licznych neutrin, prowadzenie eksperymentów jest skomplikowane. To samo dotyczy obserwacji tych cząstek. To, że nie jesteśmy w stanie regularnie – a czasem w ogóle – obserwować związanego z nimi zjawiska, nie oznacza, że ostatecznie nie zdołamy tego zrobić. Wszystko zależy od determinacji badaczy, zajścia odpowiednich warunków i odrobiny szczęścia. Finansowany ze środków UE projekt FASERnu daje nadzieję na zaobserwowanie oddziaływań wysokoenergetycznych neutrin, które mogą ujawnić tzw. łamanie uniwersalności leptonowej i otworzyć drzwi do nowej fizyki wykraczającej poza model standardowy.
Cel
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).
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsneutrinos
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsleptons
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsparticle accelerator
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsquarks
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
3012 Bern
Szwajcaria