Projektbeschreibung
Mit Rauschunterdrückung endlich das Materie-Antimaterie-Neutrinosignal finden?
Eine der wichtigsten offenen Fragen der Teilchenphysik betrifft die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie: Warum beobachten und finden wir viel mehr Materie als Antimaterie? Da sich Teilchen und ihre Antiteilchen theoretisch bei einer Kollision zerstrahlen, ist es möglich, dieser Frage durch die Erzeugung solcher Kollisionen nachzugehen. Neutrinolose doppelte Betazerfälle, bei denen keine Antineutrinos entstehen, können nur dann stattfinden, wenn das Neutrino sein eigenes Antiteilchen ist. Da das Neutrino eine vernachlässigbare Masse und neutrale Ladung hat, ist es jedoch nur äußerst schwer nachweisbar. Das EU-finanzierte Projekt BOLD entwickelt nun einen hochempfindlichen Sensor und plant, die Realisierbarkeit eines riesigen Experiments ohne Hintergrundrauschen in einem ausreichend großen Maßstab zu demonstrieren, um diese Frage endlich zu klären.
Ziel
Searching for neutrinoless double beta decays (NLDBD) is the only practical way to establish if the neutrinos are their own antiparticles, a discovery of enormous importance for particle physics and cosmology. Due to the smallness of neutrino masses, the lifetime of NLDBD is expected to be much longer than the ones from the noise associated with the natural radioactive chains. A positive identification of NLDBD decays requires finding a signal that cannot be mimicked by radioactive backgrounds. In particular, the NLDBD decay of Xe-136 could be established by detecting the doubly ionized daughter atom, Ba2+ created in the decay. Such a detection could be achieved via a sensor made of a monolayer of molecular indicators. The Ba2+ would be captured by one of the molecules in the sensor, and the presence of the single Ba2+-complexed indicator would be subsequently revealed by a fluorescent response after interrogation with a laser system. Our proposed sensor is based on a new type of molecular bicolor fluorescent indicators, able to shift their emission spectra when complexed with Ba2+. The interrogation and detection system will be based in fast, two photon absorption microscopy.
The primary goals of this proposal are: 1, a full demonstration of the feasibility of a sensor capable of detecting single Ba2+ ions in a High Pressure Xenon Chamber (HPXe), and 2) the construction of a large HPXe demonstrator, the BOLD detector, which will implement a full Barium Tagging Detector System and will demonstrate the feasibility of building a background-free experiment at the ton-scale, with large discovery potential.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-SyG - Synergy grantGastgebende Einrichtung
20018 Donostia San Sebastian
Spanien