Descrizione del progetto
Un rilevatore da tavolo ci fornisce una nuova finestra sul biliardo delle particelle
Da decenni, i neutrini frustrano e affascinano gli scienziati. Nonostante la loro ubiquità (migliaia di miliardi di neutrini attraversano il nostro corpo ogni secondo) sono estremamente non reattivi, rendendo quasi inutili i consueti mezzi di rilevamento attraverso la prova di una collisione. Circa mezzo secolo fa, gli scienziati avevano previsto che i neutrini avrebbero dovuto collidere con maggiore frequenza con i nuclei atomici rispetto ad altre particelle. Ciò sarebbe risultato in un rinculo del nucleo, un processo chiamato diffusione elastica coerente tra neutrini e nuclei. Questa previsione è stata osservata per la prima volta solo qualche anno fa. Attualmente, alcuni scienziati finanziati dall’UE stanno sfruttando la loro sensibilità, che ha stabilito un record mondiale, per l’individuazione di rinculi nucleari attraverso il progetto NU-CLEUS. I ricercatori integreranno la tecnologia in un rilevatore da tavolo senza precedenti, aprendo la strada a una nuova era di scoperte per il loro team, l’Europa e la comunità globale di fisica delle particelle.
Obiettivo
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.
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
80333 Muenchen
Germania