Opis projektu
Detektor wolnostojący umożliwia obserwację zderzeń cząstek
Przez wiele dziesięcioleci neutrina jednocześnie frustrowały i intrygowały naukowców. Choć cząstki te są wszechobecne – w każdej sekundzie przez nasze ciało przenikają biliony neutrin – ich reaktywność jest niewielka, co sprawia, że typowe metody detekcji oparte na zjawisku kolizji stają się niemal bezużyteczne. Niemal 50 lat temu naukowcy przewidywali, że neutrina mogą częściej zderzać się z jądrami atomowymi niż z innymi cząsteczkami. W takim wypadku dochodziłoby do odrzutu jądra – zjawiska nazwanego koherentnym elastycznym rozpraszaniem neutrino-jądro. Przewidywania te ziściły się dopiero niedawno, kiedy badacze po raz pierwszy zaobserwowali to zjawisko. Teraz zaś naukowcy z finansowanego ze środków UE projektu NU-CLEUS budują przyrząd, który ustanowi nowy rekord świata w czułości detekcji odrzutu jądra. Zespół zintegruje tę technologię z detektorem wolnostojącym o niespotykanych dotąd osiągach, zapoczątkowując tym samym nową erę odkryć tak dla zespołu, jak i całej Europy, a także globalnej społeczności fizyków badających cząstki elementarne.
Cel
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.
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
80333 Muenchen
Niemcy