Elektronenstreuung an Kernen für Neutrinophysik

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Luca Doria
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521414474

Die bahnbrechende Entdeckung von Neutrino-Oszillationen stellt einen konkreten Hinweis auf neue Physik dar, und die Messung der Oszillationsparameter hat das Potenzial, neue Erkenntnisse über die grundlegenden Bausteine der Materie zu erschließen. Um die Eigenschaften von Neutrinos mit prozent Genauigkeit zu messen, wurde ein beschleunigerbasiertes experimentelles Programm gestartet, das von zwei großen internationalen Kollaborationen angeführt wird: HyperK und DUNE. Diese Experimente werden ihr Präzisionsziel jedoch nur erreichen können, wenn unser derzeitiges Wissen über Neutrino-Kern-Wechselwirkungen in den Detektoren dramatisch verbessert wird. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die Rekonstruktion der anfänglichen Neutrinoenergie, die für die Extraktion der Oscillationsparameter benötigt wird. Dieser Antrag beschreibt relevante Beiträge zur Gewinnung neuer Einblicke in Kernwechselwirkungen durch den Einsatz von Elektronen, die viele Eigenschaften mit Neutrinos teilen, aber mit hohen Intensitäten und mit genau bekannter Anfangsenergie erzeugt werden können. Wir schlagen vor, neue Elektronenstreudaten mit der einzigartigen MAMI-Beschleunigeranlage in Verbindung mit dem hochauflösenden Drei-Spektrometer-Aufbau der A1-Kollaboration zu sammeln. Die während des vorgeschlagenen Projekts gesammelten neuen Daten werden eine entscheidende Rolle beim Benchmarking theoretischer Modelle spielen, Simulationen verbessern, die für eine zuverlässige Extraktion der Neutrino-Oszillationsparameter erforderlich sind, und entscheidend zum Erfolg von Neutrino-Experimenten der nächsten Generation beitragen. Die Ziele des vorliegenden Antrags sind: • Elektronenstreumessungen am 40Ca-Kern durchführen. Calcium hat die gleiche Massenzahl wie Argon, aber sein fester Zustand bei Raumtemperatur macht es zu einem dichten und einfach herzustellenden Target. • Datenanalyse und Extraktion der inklusiven 40Ca(e,e')- und exklusiven 40Ca(e,e'p) Wirkungsquerschnitte: dies stellt einen wichtigen Test für theoretische Berechnungen, Neutrinogeneratoren und für die Gestaltung einer zukunftigen Datenaufnahmekampagne mit Argon dar. • Überholung eines bestehenden Wasserfall-Targets in Vorbereitung auf zukünftige Elektronenstreuexperimente an 16O.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen