Description du projet
Une chambre à projection temporelle conique unique pour l’expérimentation des neutrinos
Les neutrinos sont la preuve qu’il existe une nouvelle physique au-delà du modèle standard de la physique des particules. Proposés par le modèle comme étant sans masse, ces «petits éléments neutres» se sont révélés expérimentalement avoir une masse, bien qu’extrêmement faible. La diffusion élastique cohérente entre neutrinos et noyaux (CEνNS), un nouveau processus d’interaction des neutrinos prévu depuis des décennies mais démontré récemment, permet de miniaturiser des détecteurs de neutrinos autrement massifs, ouvrant ainsi la voie à une expérimentation et à des applications technologiques accélérées. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet COLINA vise à développer une chambre à projection temporelle (CPT) innovante à phase unique en liquide noble pour détecter la CEνNS. La forme conique unique de la CPT dirigera telle un «entonnoir» les charges dérivantes vers une région d’amplification plus petite que d’habitude (le cercle le plus petit du cône).
Objectif
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.
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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- sciences naturellessciences physiquesphysique théoriquephysique des particulesneutrino
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG
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HORIZON-ERC -Institution d’accueil
28006 Madrid
Espagne