Description du projet
Un détecteur de table pourrait repérer les neutrinos
Les neutrinos sont aussi mystérieux qu’omniprésents. Des expériences ont démontré que les neutrinos cassent le moule du modèle standard, offrant une porte d’entrée vers un paradigme physique entièrement nouveau. Des études suggèrent également que la matière noire pourrait être étroitement liée aux neutrinos stériles – d’hypothétiques particules qui ont une masse mais qui n’interagissent pas avec la force faible contrairement aux neutrinos ordinaires. La mesure de la diffusion cohérente des noyaux de neutrinos élastiques constitue une quête permanente pour les physiciens. Ce processus de diffusion élastique, induisant des énergies de reculs nucléaires inférieures au keV, suggère que même une expérience sur table-écran tactile à l’échelle du kilogramme pourrait observer un signal de neutrino de taille importante. Ceci introduit la possibilité de sonder les neutrinos avec des expériences d’un ordre de grandeur inférieur. Le but du projet CENNS est de sonder ce processus de diffusion élastique aux énergies les plus faibles possibles.
Objectif
Ever since the Higgs boson was discovered at the LHC in 2012, we had the confirmation that the Standard Model (SM) of particle physics has to be extended. In parallel, the long lasting Dark Matter (DM) problem, supported by a wealth of evidence ranging from precision cosmology to local astrophysical observations, has been suggesting that new particles should exist. Unfortunately, neither the LHC nor the DM dedicated experiments have significantly detected any exotic signals pointing toward a particular new physics extension of the SM so far.
With this proposal, I want to take a new path in the quest of new physics searches by providing the first high-precision measurement of the neutral current Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering (CENNS). By focusing on the sub-100 eV CENNS induced nuclear recoils, my goal is to reach unprecedented sensitivities to various exotic physics scenarios with major implications from cosmology to particle physics, beyond the reach of existing particle physics experiments. These include for instance the existence of sterile neutrinos and of new mediators, that could be related to the DM problem, and the possibility of Non Standard Interactions that would have tremendous implications on the global neutrino physics program.
To this end, I propose to build a kg-scale cryogenic tabletop neutrino experiment with outstanding sensitivity to low-energy nuclear recoils, called CryoCube, that will be deployed at an optimal nuclear reactor site. The key feature of this proposed detector technology is to combine two target materials: Ge-semiconductor and Zn-superconducting metal. I want to push these two detector techniques beyond the state-of-the-art performance to reach sub-100 eV energy thresholds with unparalleled background rejection capabilities.
As my proposed CryoCube detector will reach a 5-sigma level CENNS detection significance in a single day, it will be uniquely positioned to probe new physics extensions beyond the SM.
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.
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- sciences naturellessciences physiquesphysique théoriquephysique des particulesneutrino
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Programme(s)
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ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
75794 Paris
France