Description du projet
Faire évoluer la physique des particules
La double désintégration bêta sans neutrino (0n2b) est une transition nucléaire théorique dont l’observation constituerait une avancée majeure pour la physique des particules et des neutrinos. Ce processus, s’il existe, viole la loi de conservation du nombre de leptons et confirme la nature de Majorana du neutrino, fournissant des informations cruciales pour l’exhaustivité du modèle de physique des particules. La détection de la 0n2b est une tâche complexe, car il s’agit d’une désintégration très rare, et les expériences exigent des détecteurs ultra performants et des niveaux de bruit de fond très faibles. Le projet TINY, financé par le CER, propose une nouvelle technologie de détection, basée sur des détecteurs cryogéniques 96-Zr et 150-Nd (mesurés à des températures sub-Kelvin). Un démonstrateur de petite échelle sera construit, capable de montrer l’applicabilité de ces détecteurs à grande échelle avec une bonne reproductibilité pour une future expérience à l’échelle de la tonne.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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