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Search for the dark neutrino at the NA62 experiment at CERN

Descrizione del progetto

La ricerca del neutrino oscuro nel pagliaio dell’universo è in procinto di diventare molto più semplice

La luce da gettare sulle lacune del cosiddetto Modello standard della fisica delle particelle potrebbe celarsi nel settore oscuro (materia oscura, radiazione oscura ed energia oscura), in particolare in una o più particelle associate a esso caratterizzate da legami molto deboli con il Modello standard. Le interazioni di natura più forte tra il Modello standard e il settore oscuro vedono sempre il coinvolgimento di un neutrino. Tuttavia, il ritrovamento di una determinata particella presumibilmente derivante da interazioni molto rare tra neutrini e il settore oscuro non è affatto un compito semplice. Il progetto TheDarkNeutrino, finanziato dall’UE, sta sviluppando nuovi algoritmi software «a innesco» per l’esperimento pionieristico NA62 del CERN e altri esperimenti, che saranno in grado di rilevare questi rarissimi eventi di neutrini in serie di dati dotate di una straordinaria precisione. Il successo del progetto potrebbe mutare la nostra comprensione della fisica delle particelle.

Obiettivo

This project aims to discover a new particle, the dark neutrino, in K+ decays at the NA62 experiment at CERN. This scientific breakthrough would be a major leap in our understanding of particle physics, answering several profound questions related to neutrino oscillations, the generation of neutrino masses, and the neutrino mass scale. The dark neutrino is predicted in so-called ‘dark sector’ models with neutrino and vector portals to the Standard Model. The NA62 experiment studies the decays of 75 GeV/c kaons using a decay-in-flight technique, and has unique sensitivity to the dark neutrino despite its feeble couplings to the Standard Model. There could be as many as 20000 dark neutrino events in the NA62 2017/18 dataset, which is ~20 times larger than those collected by previous kaon experiments, that have evaded detection due to ineffective searches. We propose a novel and innovative search to bridge this research gap, which can only be achieved using the powerful NA62 detector. Furthermore, the NA62 experiment expects to collect data for several years, with the new data-taking period to begin in Summer 2021. The experiment will take data at 50% higher rate, motivating improvements to the trigger system. We propose to develop new software trigger algorithms to be deployed on the NA62 experiments High Performance Computing resources, utilising data from two new detector systems that will be added to the experiment before 2021. This will be the final NA62 data taking period, but dark neutrino models have a rich structure that motivates additional searches. We propose to work with theorists at CP3 (the host institute) to explore and benchmark different varieties of dark neutrino models, with the aim to motivate more novel searches at NA62 and beyond. Two workshops will be arranged to bring together the experimental and theoretical communities that study the dark sector, to stimulate discussion and forge new collaboration.

Coordinatore

UNIVERSITE CATHOLIQUE DE LOUVAIN
Contribution nette de l'UE
€ 166 320,00
Indirizzo
Place de l universite 1
1348 Louvain la neuve
Belgio

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Regione
Région wallonne Prov. Brabant Wallon Arr. Nivelles
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Altri finanziamenti
€ 0,00