Projektbeschreibung
Einzigartige konische Zeitprojektionskammer unterstützt Experimente mit Neutrinos
Neutrinos belegen, dass es eine neue Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik gibt. Für diese „neutralen Elementarteilchen“, die nach dem Modell masselos sein sollen, wurde experimentell nachgewiesen, dass sie eine, wenn auch sehr geringe, Masse haben. Die kohärente elastische Neutrino-Kern-Streuung – ein neuartiger Prozess der Neutrino-Wechselwirkung, der seit Jahrzehnten vorhergesagt, aber erst kürzlich nachgewiesen wurde – gestattet die Miniaturisierung von ansonsten massiven Neutrino-Detektoren und ebnet den Weg für beschleunigte Experimente und technologische Anwendungen. Ziel des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts COLINA ist die Entwicklung einer innovativen, einphasigen Edelflüssigkeits-Zeitprojektionskammer zum Nachweis der kohärenten elastischen Neutrino-Kern-Streuung. Die einzigartige konische Form der Zeitprojektionskammer „trichtert“ die driftenden Ladungen in einen kleineren als den üblichen Verstärkungsbereich (den kleineren Kreis des Kegels).
Ziel
Coherent elastic neutrino-nucleus scattering (CEνNS) is a recently demonstrated novel process of neutrino interaction. It provides numerous avenues to advance our sensitivity to new physics beyond the Standard Model and enables a miniaturization of otherwise massive neutrino detectors, opening up the possibility of technological applications.
The development the development of an innovative single-phase noble liquid time projection chamber (TPC) to detect CEνNSis proposed. Two distinct ideas are combined to maximize the potential of the technique. 1) The signal will be amplified through electroluminiscence (EL). 2) The TPC will be shaped as a conical frustum. Single-phase EL is unaffected by charge trapping which is the major deterrent of dual-phase noble liquid TPCs for CEνNS searches at shallow depths. However, it requires extremely high electric fields. Such fields can be reached by using very thin wires – μm-scale diameter. This is an impediment to produce large amplification regions. Common TPC shapes are thus limited in size and target mass. The conical shape allows to maximize the mass by drifting all charges towards a small amplification region at the smaller circle of the cone. Such scheme allows for good coverage with few sensors.
COLINA, a conical TPC capable of holding ∼50 kg of LXe, will be developed and deployed at the largest spallation neutrino source, the European Spallation Source. Simulations point to a conservative energy threshold as low as ∼0.525 keVnr. The detector will allow for operation with different noble gases. The increase in density of liquid-phase, compared to gaseous-phase, results in large CEνNS rate with rather small detectors. In fact, COLINA will produce the larger CEνNS statistics in all the considered isotopes, Xe, Kr and Ar, and will do so in unexplored energy regions for the process, where the physics relevance is maximal.
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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