Opis projektu
Rzucenie nowego światła na ciemną materię
Naukowcy od dawna akceptują istnienie niewidzialnej ciemnej materii, która ma tłumaczyć grawitacyjne wpływy na kosmos. Wydaje się, że ciemna materia przeważa nad „zwykłą” widzialną materią w stosunku sześć do jednego, jednak ze względu na to, że nie emituje, absorbuje ani nie odbija światła, jej wykrycie jest niezwykle trudne. Rozwiązaniem tego dylematu może być tak zwana lekka ciemna materia. Termin ten odnosi się do ciemnej materii lżejszej niż przedmiot większości dotychczasowych badań. Teoretycznie rzecz biorąc, materia ta, która do tej pory pozostawała niewykrywalna, tworzy równoległy świat, który nie przypomina żadnego świata, jaki znamy dotychczas. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu POKER skupia się na jej poszukiwaniu dzięki nowatorskim metodom, które pozwalają na wykrywanie wyjątkowych sygnatur sygnału i większej wydajności, zwiększając szanse na wykrycie materii.
Cel
"The goal of POKER is to establish and demonstrate a new approach to search for light dark matter, based on a missing energy measurement with a positron-beam, active thick-target setup. Light dark matter is the new compelling hypothesis that identifies dark matter with new sub-GeV ""Hidden Sector"" states, neutral under Standard Model interactions and interfacing with our world through a new force. Accelerator-based searches at the intensity frontier are uniquely suited to explore it. However, current and planned efforts are either limited by the low sensitivity or the high backgrounds. This calls for a major breakthrough in the field. The proposed approach overcomes this challenge. The new technique, based on light dark matter production through positron annihilation on atomic electrons, is characterized by a larger signal yield compared to previously explored reactions, and by a unique signal signature resulting from the underlying reaction dynamics: a peak in the missing energy distribution. The re-analysis of “traditional” electron-beam missing energy results, where low-energy secondary positrons are present, has already shown the potential of this technique. POKER will demonstrate its sensitivity by preparing and running a pilot experiment at the CERN H4 beamline with an optimized detector. The test must fulfill strong requirements: the active thick-target must be capable of detecting each impinging particle at very large (MHz) rate, with excellent energy resolution, and to operate in a high radiation dose environment. POKER will set the basis of the first optimized light dark matter search at a positron-beam facility, enabling sensitivity to a large variety of physics cases, from minimal models to more elaborate Hidden Sectors scenarios - such as the ""Strongly Interacting Massive Particles"" conjecture. The pilot run itself will explore a currently unknown territory in the Hidden Sector parameters space, strengthening even more the POKER physics case."
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
00044 Frascati
Włochy