Projektbeschreibung
BINGO! Keine Neutrinos anstelle von zweien!
Das Standardmodell der Teilchenphysik ist seit den 1970er-Jahren der „Standard“, was die Beschreibung unseres Universums angeht, obwohl gemeinhin anerkannt ist, dass es trotz seines Detailgrads erhebliche Fragen offen lässt. Für jedes der zwölf Materieteilchen – sechs Quarks und sechs Leptonen – gibt es ein „Antimaterie“-Teilchen. Wenn diese Teilchen aufeinandertreffen, löschen sie einander aus. Das Antiteilchen hat das gleiche Aussehen und Verhalten wie das Teilchen, jedoch die entgegengesetzte Ladung – so sagt man zumindest. Drei der Leptonen sind verschiedenartige Neutrinos – neutrale Teilchen ohne Ladung, die die Antiteilchen-Theorie noch komplizierter machen. Indirekte Belege legen nahe, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sein könnten. Eine Beobachtung des sogenannten neutrinolosen doppelten Betazerfalls würde einen Beweis für diese These liefern, da daran keine Neutrinos beteiligt sind, obwohl man zwei erwarten würde. Das EU-finanzierte Projekt BINGO entwickelt einen Prototyp eines äußerst sensiblen Detektors für ein bevorstehendes Teilchenexperiment, dessen Ergebnisse zu einer völlig neuen Physik führen könnten.
Ziel
BINGO will set the grounds for a large-scale bolometric experiment searching for neutrinoless double beta decay with a background index of about 10-5 counts/(keV kg y) and with very high energy resolution – of the order of 1.5‰ – in the region of interest. These features will enable a search for lepton number violation with unprecedented sensitivity. The BINGO approach can lead to the demonstration of the Majorana nature of neutrino even in the unfavourable case of direct ordering of neutrino masses.
BINGO is based on luminescent bolometers for the rejection of the dominant alpha surface background. It will focus on two extremely promising isotopes – 100Mo and 130Te – that have complementary merits and deserve to be both considered for future large-scale searches.
The project will bring three original ingredients to the well-established technology of hybrid heat-light bolometers: i) the light-detector sensitivity will be increased by an order of magnitude thanks to Neganov-Luke amplification; (ii) a revolutionary detector assembly will reduce the total surface radioactivity contribution by at least one order of magnitude; (iii) for the first time in an array of macrobolometers, an internal active shield, based on ultrapure ZnWO4 scintillators with bolometric light readout, will suppress the external gamma background. These challenging technologies will be extensively tested in a two-isotope demonstrator, dubbed MINI‑BINGO, which will be located in an underground laboratory in a dedicated cryogenic infrastructure built with ERC funds.
The BINGO approach can be implemented in the next-generation search CUPID, a proposed follow up of the CUORE experiment. BINGO can improve dramatically the sensitivity of CUPID, using two isotopes at the same time and providing the demonstration of its background goal. Subsequently, the intrinsic modularity of the bolometric technique would make sensible to proceed to further expansions, capable of penetrating the direct-ordering band.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
75015 PARIS 15
Frankreich