Description du projet
Éliminer le bruit pourrait enfin révéler le signal des neutrinos matière-antimatière
L’une des plus importantes questions ouvertes en physique des particules concerne l’asymétrie matière-antimatière, c’est-à-dire la raison pour laquelle nous observons et détectons beaucoup plus de matière que d’antimatière. Puisque les particules et leurs antiparticules s’annihilent théoriquement lorsqu’elles entrent en collision, créer de telles collisions constitue un moyen d’étudier cette question. Les désintégrations double-bêta sans neutrinos au cours desquelles aucun antineutrinos n’est créé ne peuvent avoir lieu que si le neutrino est sa propre antiparticule. Étant donné la masse négligeable et la charge neutre du neutrino, celui-ci est très difficile à détecter. Le projet BOLD, financé par l’UE, met au point un capteur très sensible destiné à démontrer la faisabilité d’une expérience sans bruit de fond à une échelle tout aussi gigantesque, qui pourrait enfin répondre à cette question.
Objectif
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.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-SyG - Synergy grantInstitution d’accueil
20018 Donostia San Sebastian
Espagne