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Large-Volume Electron Spectroscopy for Neutrino Mass Measurement

Description du projet

Peser les particules connues les plus légères

Les neutrinos, que l’on pensait autrefois sans masse, doivent en réalité avoir une masse pour expliquer leurs oscillations. Leur masse absolue reste inconnue, et le développement de nouvelles technologies est nécessaire pour dépasser les limites de sensibilité expérimentales actuelles. La détermination de la masse des neutrinos est essentielle à la fois pour la physique des particules et pour la cosmologie. Financé par le CER, le projet NuMass relève ce défi grâce à un détecteur à cavité résonante conçu pour une précision sans précédent. Le système piégera le tritium atomique neutre et détectera les électrons de désintégration bêta grâce à la spectroscopie d’émission par rayonnement cyclotronique. En amplifiant le rayonnement électronique à l’intérieur d’une cavité d’un mètre cube, on augmentera simultanément le volume sensible et la précision. NuMass fournira également de nouveaux outils pour la recherche sur les atomes ultrafroids et les technologies de mesure de précision.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-STG

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Institution d’accueil

UNIVERSITEIT GENT
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 500,00
Adresse
SINT PIETERSNIEUWSTRAAT 25
9000 Gent
Belgique
Région
Vlaams Gewest Prov. Oost-Vlaanderen Arr. Gent
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 499 500,00

Bénéficiaires (1)