Descripción del proyecto
Eliminar el ruido podría finalmente revelar la señal del neutrino materia-antimateria
Una de las preguntas sin resolver más importantes en el ámbito de la física de partículas tiene que ver con la asimetría entre materia y antimateria, o por qué observamos y detectamos mucha más materia que antimateria. Dado que, en teoría, las partículas y sus antipartículas se aniquilan entre sí al colisionar, una forma de responder a esta pregunta sería provocar este tipo de colisiones. La desintegración doble beta sin neutrinos en la que no se crea ningún antineutrino solo puede ocurrir si el neutrino es su propia antipartícula. Los neutrinos son difíciles de detectar, debido a su masa insignificante y a su carga neutra. El proyecto BOLD, financiado con fondos europeos, trabaja en el desarrollo de un sensor de alta sensibilidad a fin de demostrar la viabilidad de un gran experimento sin ruido de fondo a una escala igual de grande que podría resolver esta pregunta de una vez por todas.
Objetivo
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.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Tema(s)
Régimen de financiación
ERC-SyG - Synergy grantInstitución de acogida
20018 Donostia San Sebastian
España