Opis projektu
Dzięki technologii radiowej możliwe będzie wykrywanie wysokoenergetycznych neutrin w kosmosie
W 2013 roku detektor neutrin IceCube wykrył pierwszy wysokoenergetyczny przepływ neutrin pochodzących spoza granic naszej galaktyki. W przypadku cząstek o najwyższych poziomach energii możliwości wykrycia kosmicznego przepływu neutrin istotnie się zmniejszają, a powyżej kilku PeV detektor neutrin IceCube staje się niemal bezradny. Do badania kosmicznego przepływu neutrin o tak wysokich energiach niezbędna jest większa objętość niż kilometr sześcienny, jaką oferuje obecnie detektor IceCube. Sygnały radiowe są doskonałym narzędziem do badania kosmicznego przepływu neutrin o energiach powyżej PeV. Wykorzystanie metody odbioru sygnałów odbitych oraz komplementarnej emisji radiowej Askariana do badania oddziaływań neutrin kosmicznych w gęstym medium takim jak lód umożliwi zwiększenie objętości detekcji. Celem finansowanego ze środków UE projektu RadNu jest opracowanie nowych technik radarowych i detekcji radiowej w celu zmierzenia wysokoenergetycznych, indukowanych neutrinami kaskad cząstek w gęstym medium.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
1050 Bruxelles / Brussel
Belgia