Description du projet
BINGO! Zéro neutrino au lieu de deux!
Le modèle standard de la physique des particules constitue la description «standard» de notre univers depuis les années 1970, mais il est largement reconnu que malgré son grand niveau de détails, il laisse certains champs importants ouverts. Les 12 particules de matière, soit six quarks et six leptons, disposent chacune d’une particule «d’antimatière»; lorsque ses particules se rencontrent, elles s’annihilent mutuellement. En théorie, les antiparticules présentent un aspect et un comportement similaires aux particules, mais une charge opposée. Trois des leptons sont des neutrinos de différents types, à savoir des particules neutres sans charge, ce qui complique plus encore la théorie des antiparticules. Des preuves indirectes semblent indiquer que les neutrinos pourraient constituer leurs propres antiparticules. L’observation de la double désintégration bêta sans neutrinos permettrait de prouver cette théorie, dans la mesure où elle n’implique aucun neutrino là où il devrait y en avoir deux. Le projet BINGO, financé par l’UE, met au point un prototype de détecteur hautement sensible destiné à une future expérience sur les particules, dont les résultats pourraient ouvrir la voie à une nouvelle physique.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
75015 PARIS 15
France