Descrizione del progetto
Eliminare il rumore potrebbe finalmente rivelare il segnale dei neutrini materia-antimateria
Una delle più importanti questioni aperte nella fisica delle particelle riguarda l’asimmetria materia-antimateria, o il perché osserviamo e rileviamo molta più materia che antimateria. Poiché le particelle e le loro antiparticelle teoricamente si annientano a vicenda durante la collisione, la creazione di tali collisioni è un modo per sondare tale questione. Il doppio decadimento beta senza neutrini in cui non vengono creati antineutrini può avvenire solo se il neutrino è la sua stessa antiparticella. Data la massa trascurabile del neutrino e la sua carica neutra, è difficile da rilevare. Il progetto BOLD, finanziato dall’UE, sta sviluppando un sensore altamente sensibile con l’intenzione di dimostrare la fattibilità di un enorme esperimento senza rumore di fondo su una scala altrettanto grande che potrebbe finalmente dare una risposta definitiva a questa domanda.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-SyG - Synergy grantIstituzione ospitante
20018 Donostia San Sebastian
Spagna