Opis projektu
Ulepszona metoda poszukiwania neutrin sterylnych
Ciemna materia odnosi się do każdej substancji, która w interakcję z materią widzialną, w tym z gwiazdami i planetami, wchodzi w przeważającej mierze za pośrednictwem grawitacji. Substancja ta stanowi około 85 % materii we wszechświecie i około jednej czwartej jego całkowitej gęstości energii. Neutrina sterylne o masie rzędu kiloelektronowoltów (keV) są głównymi pretendentami do miana ciemnej materii. Finansowany ze środków UE projekt SENSE ma na celu dowieść istnienia neutrin sterylnych o masie rzędu eV–keV w ramach eksperymentu laboratoryjnego o wiodącym na świecie poziomie czułości. Poszukiwania bazują na metodzie spektroskopii beta o wysokim stopniu precyzji. Nowym pomysłem jest opracowanie wykraczającego poza aktualny stan wiedzy technicznej systemu krzemowych detektorów dryftowych, który w połączeniu z zakrojonym na szeroką skalę eksperymentem Karlsruhe Tritium Neutrino (Katrin) umożliwi nieosiągalną w żaden inny sposób obserwację sygnałów neutrin sterylnych.
Cel
What is the nature of Dark Matter? What is the origin of the neutrino mass? These are two of the most compelling mysteries, physics is facing today. Despite its tremendous success, the Standard Model of Particle Physics does not provide an answer to these questions.
Since the Nobel-prize awarded discovery of the neutrino oscillations, which proofs that neutrinos have a mass, the existence of right-handed partners to the known left-handed neutrinos is a basic assumption. This minimal extension of the Standard Model provides a natural mechanism to generate neutrino masses and can lead to the existence of new types of neutrinos, so-called sterile neutrinos.
With a mass in the kilo-electron-volt (keV) regime, sterile neutrinos are a prime dark matter candidate. This dark matter type is especially appealing as it can act as warm dark matter, the existence of which would mitigate problems in our understanding of large-scale structures in the cosmos. The existence of sterile neutrinos with a mass in the eV-volt (eV) regime can resolve puzzling experimental anomalies observed in short-baseline neutrino oscillation experiments.
With SENSE, I aim to probe the existence of eV – keV sterile neutrino in a laboratory-based experiment with world-leading sensitivity. A unique way to perform this search is via high-precision beta spectroscopy. The novel idea of SENSE is to develop a beyond-the-state-of-the-art Silicon-Drift-Detector system, which, combined with the large-scale Karlsruhe Tritium Neutrino (Katrin) experiment, will open the window to sterile neutrino signals not accessible elsewhere.
My role as analysis coordinator of the Katrin experiment and the expertise in semi-conductor detector technology of my independent Max-Planck-Research group put me in the ideal position to conduct this ambitious research project.
The discovery of sterile neutrinos would be a breakthrough in science with far-reaching consequences for our understanding of matter and the universe.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
80333 Muenchen
Niemcy