CONUS-Experimento
El experimento CONUS (COherent Neutrino nUcleus Scattering) es un proyecto de investigación en la planta de energía nuclear comercial en Brokdorf , Alemania (ver Figura 1). El proyecto CONUS está patrocinado por el Max-Planck-Institut für Kernphysik y Preussen Elektra GmbH .
El proyecto CONUS busca el proceso fundamental de dispersión elástica coherente de neutrinos fuera de los núcleos atómicos . El objetivo principal es confirmar la existencia de este proceso y utilizar este tipo de interacción para investigar otras propiedades de los neutrinos dentro y más allá del modelo estándar de la física de partículas elementales .
Como leptones eléctricamente neutros, los neutrinos solo interactúan a través de la fuerza débil con otras partículas. Debido a este hecho , los detectores de neutrinos son generalmente muy grandes y están llenos de varias (kilo) toneladas de material objetivo.
Básicamente, existen dos posibilidades para detectar neutrinos: primero, pueden interactuar con los electrones en la capa atómica de un átomo objetivo, y segundo, pueden interactuar con los protones y neutrones de un núcleo atómico. Las interacciones entre neutrinos y electrones, así como entre neutrinos y constituyentes nucleares, ya han sido bien estudiadas. [1]
Sin embargo, a bajas energías hasta un máximo de unas pocas decenas de megaelectronvoltios (MeV), los neutrinos pueden interactuar coherentemente con el núcleo como un todo (ver Figura 2). Este proceso fue predicho en 1974 [2] y se conoce como dispersión del núcleo de neutrino elástico coherente (CEυNS). Aunque su sección transversal es varias magnitudes más grande que la sección transversal de los canales de interacción utilizados convencionalmente (ver Figura 3), el pequeño retroceso del núcleo golpeado conduce a una liberación de energía muy baja, lo que hace que el proceso sea muy difícil de detectar. Por lo tanto, los experimentos que investigan este proceso necesitan detectores con un umbral de energía extremadamente bajo, es decir, por debajo de 1 kiloelectronvoltio.(keV). Por otro lado, dado que se mejoran las secciones transversales de interacción CEυNS, unos pocos kilogramos de material detector ya pueden ser suficientes para detectar la interacción.
Como el primer experimento a nivel mundial, el experimento COHERENT pudo probar experimentalmente la existencia de dispersión de núcleos de neutrinos elásticos coherentes en 2017. [3] Aquí, utilizó un haz de neutrinos de energía relativamente alta en comparación con los neutrinos del reactor. Aún están por venir otros estudios complementarios a energías más bajas en el régimen totalmente coherente. Examinar esta región de neutrinos de baja energía es el principal objetivo del proyecto CONUS.
