Il recipiente allo xeno e il recipiente a vuoto per il prossimo esperimento dell'Enriched Xenon Observatory (nEXO) sono stati costruiti presso il Lawrence Livermore National Laboratory. L'esperimento cercherà un processo nucleare estremamente raro chiamato decadimento doppio beta senza neutrini (NDBD). Credito:Lawrence Livermore National Laboratory
La determinazione delle caratteristiche della sfuggente particella nota come neutrino, attraverso l'osservazione di un processo nucleare estremamente raro chiamato decadimento doppio beta senza neutrini (NDBD), potrebbe fornire uno sguardo sulla natura dell'universo durante i primi momenti del Big Bang.
Nell'ambito di una collaborazione internazionale, Gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno proposto il prossimo esperimento dell'Enriched Xenon Observatory (nEXO), un candidato per la prossima generazione di esperimenti NDBD. Se scoperto, NDBD dimostrerebbe l'esistenza di una nuova particella elementare, il fermione di Majorana. Questa scoperta potrebbe rimodellare il modello standard della fisica delle particelle e portare a una migliore comprensione dei neutrini e del loro impatto sull'evoluzione dell'universo. La ricerca dietro l'esperimento appare sulla rivista Physical Review C.
NDBD è un processo teorico con un'emivita più di 1016 volte l'età dell'universo e potrebbe aiutare a determinare se i neutrini sono le proprie antiparticelle e spiegare perché, da parti uguali di materia e antimateria, l'universo si è evoluto nel suo stato attuale dominato dalla materia.
Il design del rivelatore nEXO, una camera di proiezione temporale (TPC) allo xeno liquido (Xe) da 5 tonnellate che utilizza 136Xe arricchito al 90%, sfrutta la migliore tecnologia per la fase successiva della ricerca NDBD.
L'esperimento Enriched Xenon Observatory 200 (EXO-200) fornisce la base per il lavoro attuale su un rivelatore più sensibile per l'osservazione del doppio decadimento beta senza neutrini (NDBD). Qui sono mostrati i fili di lettura EXO-200 e i fotodiodi a valanga utilizzati per misurare la carica indotta e raccolta e la luce di scintillazione dai decadimenti delle particelle nel vaso principale del rivelatore. Credito:SLAC National Accelerator Laboratory
"È possibile un aumento competitivo di 2 ordini di grandezza della sensibilità dell'emivita NDBD rispetto agli esperimenti attuali" utilizzando il rilevatore nEXO, ha detto lo scienziato LLNL Samuele Sangiorgio, autore principale del paper. "Ora abbiamo grande fiducia nel design e nell'approccio di nEXO, e saremo in grado di misurare questo raro evento".
Gli scienziati si aspettano di vedere solo una dozzina di decadimenti in un esperimento decennale. A causa di questo tasso di segnale molto basso, i falsi segnali provenienti dalle radiazioni di fondo e dai raggi cosmici devono essere soppressi per quanto possibile. "Comprendere gli sfondi è la chiave per creare un caso convincente per un esperimento NDBD, ed in effetti è uno degli aspetti principali del documento, " Disse Sangiorgio.
