Opis projektu
Eliminacja szumu może w końcu umożliwić ujawnienie neutrinowego sygnału anihilacji materii i antymaterii
Jednym z najważniejszych nierozwiązanych do tej pory problemów współczesnej fizyki cząsteczkowej jest asymetria materii i antymaterii, która przekłada się na proste pytanie – dlaczego obserwujemy i wykrywamy znacznie więcej materii niż antymaterii. Ponieważ cząstki i antycząstki teoretycznie ulegają anihilacji podczas zderzenia, zjawiska takie powinny być jednym ze sposobów badania tego problemu. Bezneutrinowy podwójny rozpad beta, w którym nie powstają żadne neutrina, mógłby zachodzić wyłącznie pod warunkiem, że neutrino jest swoją własną antycząstką. Jednocześnie zaniedbywalnie mała masa neutrina i jego brak ładunku sprawiają, że wykrywanie tych cząstek jest niezmiernie trudne. Finansowany ze środków UE projekt BOLD ma przyczynić się do opracowania wysoce czułego sensora, z czym wiązane są poważne nadzieje na przeprowadzenie demonstracji wykonalności zakrojonego na szeroką skalę eksperymentu z pełnym wytłumieniem szumu, co pozwoliłoby wreszcie rozwiązać ten problem jednoznacznie.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-SyG - Synergy grantInstytucja przyjmująca
20018 Donostia San Sebastian
Hiszpania