Description du projet
Un détecteur de table nous ouvre une nouvelle fenêtre sur les billards de particules
Les neutrinos ont frustré et intrigué les scientifiques pendant des décennies. Malgré leur omniprésence – des billions d’entre eux traversent votre corps à chaque seconde – ils sont très peu réactifs, ce qui rend presque obsolète le principe habituel de détection basé sur la preuve de collision. Il y a près d’un demi-siècle, les scientifiques ont estimé que les neutrinos devraient entrer plus fréquemment en collision avec des noyaux atomiques qu’avec d’autres particules. Cela entraînerait le recul du noyau, un processus appelé diffusion élastique cohérente entre neutrinos et noyaux. Cette prédiction a été observée pour la première fois il y a quelques années à peine. Aujourd’hui, des scientifiques financés par l’UE s’appuient sur leur sensibilité sans égale en matière de détection des reculs nucléaires avec le projet NU-CLEUS. L’équipe intégrera cette technologie dans un détecteur de table inédit, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère de découverte pour l’équipe, l’Europe et la communauté mondiale de la physique des particules.
Objectif
ν-cleus will be a new multi-purpose table-top experiment aimed at the first exploration of coherent neutrino-nucleus scattering (CNNS) at a nuclear power reactor. Our novel detector technology will achieve an unprecedentedly high sensitivity to new physics within and beyond the Standard Model of Particle Physics, with an enormous discovery potential. The new method is not only complementary to competing approaches, but superior in terms of performance, cost and size.
The ultra-low threshold character of my experiment will allow a determination of the Weinberg angle at MeV-scale momentum transfers and the first direct search for eV-scale sterile neutrinos via CNNS. We will significantly improve the sensitivity for a neutrino magnetic dipole moment, unravel anomalies in the reactor antineutrino spectrum and test new models for exotic neutral currents.
My research on gram-scale cryogenic calorimeters (gramCCs) has resulted in a recent breakthrough: we achieved the world-best energy threshold for nuclear-recoils of 19.7eV one order of magnitude lower than for previous detectors. I propose to operate gramCCs within a fiducial-volume cryogenic detector. This completely new detector concept is suited for an above-ground operation of excellent performance while backgrounds are significantly suppressed. Located at a nuclear power reactor ν-cleus will achieve a signal-to-background ratio of ~10^3 - a unique situation in neutrino physics. This will enable a rapid discovery of CNNS within a few weeks.
ν-cleus will have enormous impact on modern physics and future technologies. It will be a prototype for next-generation, high-precision solar neutrino experiments and guarantees a technological spin-off for reactor safeguards and non-proliferation measures. With this ERC grant I will set up a high-class research team with world-leading expertise in cryogenic detectors and low-background techniques, which will ensure Europe’s role as a pioneer in this new field.
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
80333 Muenchen
Allemagne