Projektbeschreibung
Fortschritte in der Teilchenphysik
Der neutrinolose doppelte Betazerfall (0n2b) ist ein theoretischer Kernübergang, dessen Beobachtung ein bedeutender Meilenstein in der Teilchen- und Neutrinophysik wäre. Dieser Prozess, sollte er existieren, widerspricht dem Erhaltungssatz der Leptonenzahl und bestätigt die Majorana-Eigenschaft des Neutrinos. Eine Beobachtung würde wichtige Informationen für die Vollständigkeit des Teilchenphysikmodells liefern. Der Nachweis von 0n2b ist eine schwierige Aufgabe, da dieser Zerfall sehr selten ist und für die Versuche hochleistungsfähige Detektoren und sehr geringe Hintergrundwerte erforderlich sind. Im ERC-finanzierten Projekt TINY wird eine neue Detektionstechnologie vorgeschlagen, die auf kryogenen Detektoren mit 96-Zr und 150-Nd beruhen (gemessen bei Temperaturen unter Kelvin). Das Team wird einen Demonstrator in kleinem Maßstab aufbauen, um die Anwendung solcher Detektoren in großem Maßstab mit guter Reproduzierbarkeit für künftige Versuche im Tonnenmaßstab nachzuweisen.
Ziel
The TINY experiment will focus on the investigation of neutrinoless double beta decay (0n2b) with 96Zr and 150Nd isotopes. The search for 0n2b is a hot topic in particle physics, as the discovery of this rare nuclear process would establish the Majorana nature of neutrino, fix the neutrino mass scale, and prove lepton number non-conservation, setting the grounds for new physics beyond the Standard Model.
The current and near-future large-scale searches for 0n2b do not include the nuclei chosen for the TINY project, due to the unavailability of an appropriate scalable detector technology for these candidates. Both 96Zr and 150Nd have the crucial advantage of very high transition energy for the 0n2b process, which would allow obtaining a higher sensitivity to the effective Majorana mass compared to other isotope candidates.
Bolometric detectors with high energy resolution and active particle identification will be developed during the project execution. 96Zr will be embedded into ZrO2 crystals, measured with thermal sensors and coupled to auxiliary light detectors for active alpha particles rejection. 150Nd will be studied with magnetic NdGaO3 absorbers and athermal phonon sensors. Particle identification will be achieved via pulse shape discrimination. The first ever efficient measurement of a magnetic compound as a bolometer will open the way to new opportunities in low-temperature particle detection.
The TINY pilot experiment, consisting of a-few-kg scale underground demonstrator, will be able to set the best limits worldwide on the 0n2b half-lives for both 96Zr and 150Nd isotopes. Very low background in the region of interest will be obtained thanks to high transition energy and alpha rejection. Not only will this project be competitive in the international context on a short time scale, but also it will open up new perspectives for ton-scale experiments that can surpass any existing technology in terms of sensitivity to the Majorana neutrino mass.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Programm/Programme
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