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Large-Volume Electron Spectroscopy for Neutrino Mass Measurement

Projektbeschreibung

Wiegen der leichtesten bekannten Partikel

Zunächst nahm man an, dass Neutrinos masselos seien, jedoch müssen sie eine Masse besitzen, um Neutrinooszillationen zu erklären. Ihre absolute Masse ist noch unbekannt, und es bedarf neuer technologischer Entwicklungen, um die derzeitigen experimentellen Grenzen der Messempfindlichkeit zu überwinden. Die Bestimmung der Neutrinomasse ist sowohl für die Teilchenphysik als auch für die Kosmologie von zentraler Bedeutung. Das ERC-finanzierte Projekt NuMass stellt sich dieser Herausforderung mit einem Resonanzhohlraumdetektor, der für eine beispiellose Präzision entwickelt wurde. Das System fängt neutrales atomares Tritium ein und detektiert Beta-Zerfallselektronen mittels Zyklotronstrahlung-Emissionsspektroskopie. Durch die Verstärkung der Elektronenstrahlung in einem kubikmetergroßen Hohlraum werden gleichzeitig das empfindliche Volumen und die Präzision erhöht. NuMass wird außerdem neue Werkzeuge für die Erforschung ultrakalter Atome und Präzisionsmesstechnologien liefern.

Ziel

Neutrinos, assumed massless in the Standard Model of particle physics, must have masses to explain the observation of neutrino oscillations. However, the absolute neutrino mass scale remains elusive. Laboratory measurements using tritium beta decay provide the most direct and model-independent means of determining neutrino mass. Yet, current experiments utilizing molecular tritium sources face fundamental sensitivity limits. This project aims to develop a groundbreaking resonant cavity detector capable of performing neutrino mass measurements with unprecedented precision.
Within this project, I will develop and build a resonant cavity, laying the foundations for the next-generation neutrino mass measurement. The detector will simultaneously serve as a high- volume trap for neutral atomic tritium and as a detector for beta decay electrons. Utilizing cyclotron radiation emission spectroscopy (CRES) in a cubic-meter-scale cavity, this technique promises to significantly enhance sensitivity by resonantly amplifying the power of emitted radiation from trapped electrons, which has never been demonstrated. This will increase the CRES-sensitive volume by five orders of magnitude and reduce the power threshold for signal detection by four orders of magnitude, enabling high-precision measurements that could decisively determine the neutrino mass scale.
Beyond its critical role in advancing neutrino physics, this project will contribute innovative tools and methodologies to the ultracold atom community and other precision measurement fields. By overcoming existing technological barriers, this detector paves the way for revolutionary advancements in our understanding of fundamental particles.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITEIT GENT
Netto-EU-Beitrag
€ 1 499 500,00
Adresse
SINT PIETERSNIEUWSTRAAT 25
9000 Gent
Belgien
Region
Vlaams Gewest Prov. Oost-Vlaanderen Arr. Gent
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 499 500,00

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