Descrizione del progetto
Una tecnologia radio per la possibile individuazione dei neutrini ad alta energia nel cosmo
Nel 2013, il telescopio per neutrini IceCube ha rilevato il primo flusso di neutrini ad alta energia originatosi al di là della nostra galassia. Alle più alte energie, il flusso di neutrini cosmici diminuisce rapidamente; al di sopra di qualche PeV, il rilevatore di neutrini IceCube non riesce ad acquisire una quantità adeguata di statistiche. Per sondare il flusso di neutrini cosmici a queste e a più alte energie, è necessario un volume ancora più elevato rispetto al chilometro cubico attualmente supportato da IceCube. I segnali radio forniscono gli strumenti ideali per sondare il flusso di neutrini cosmici al di sopra delle energie PeV. Utilizzando il metodo dell’eco radar e l’emissione radio Askaryan complementare allo scopo di sondare i neutrini cosmici che interagiscono in un mezzo denso come il ghiaccio è possibile coprire in modo efficiente i volumi di rilevamento richiesti. Il progetto RadNu, finanziato dall’UE, intende sviluppare queste nuove tecniche di rilevamento radar e radiorilevamento al fine di misurare cascate di particelle ad alta energia indotte da neutrini in mezzi densi.
Obiettivo
With the detection of the high-energy cosmic-neutrino flux by the IceCube neutrino observatory at the South-Pole, IceCube opened the field of neutrino astronomy. Nevertheless, due to the steeply falling energy spectrum, IceCube runs low in statistics at energies above a few PeV. To probe this flux at the highest energies (>PeV), therefore asks for an even larger detection volume than the cubic-kilometer currently instrumented by IceCube.
Due to its long attenuation length the radio signal is an ideal probe to cover such a large volume. When a high-energy cosmic neutrino interacts in a dense medium like ice, a relativistic particle cascade is induced. In 1962 Askaryan already predicted that due to the net charge build-up inside the cascade, coherent radio emission is expected. However, this signal is only detectable for initial neutrino energies in access of a few EeV. Therefore, currently there is a sensitivity gap to probe the high-energy cosmic neutrino flux in the PeV – EeV energy range.
This project aims to fill this sensitivity gap by the development of a novel radio detection technique to measure high-energy particle cascades in dense media, the radar detection technique. By directly probing the ionization plasma which is left behind after the neutrino induced particle cascade propagates through the medium, the radio detection energy threshold is lowered to a few PeV. The feasibility of the radar detection technique, was shown in a recent experiment. To determine the radar scattering efficiency more accurately, a new beam-test at the SLAC facility is planned as part of this proposal.
Once the scattering parameters have been determined accurately, a detailed modeling and sensitivity study will be performed to achieve the main goal of this research proposal: The construction of an in-nature experiment at the South-Pole with the sensitivity to observe 1-10 cosmic neutrino events per year in the PeV – EeV energy range.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
1050 Bruxelles / Brussel
Belgio