Neutrino Physik am Large Hadron Collider

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Schott
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554005327

Mit der ersten Beobachtung von Collider-Neutrinos beim FASER-Experiment im Jahr 2023 hat sich ein neues Fenster der Neutrinophysik eröffnet. Collider-Neutrinos erlauben nicht nur erstmalige Präzisionsmessungen von Wirkungsquerschnitten hochenergetischer Neutrinos mit erheblichen Auswirkungen auf unser Verständnis von Protonenstrukturfunktionen und astrophysikalischen Prozessen, sondern auch neue Tests der Lepton-Universalität. Die erwarteten Hintergrundraten während des Large Hadron Collider (LHC) mit hoher Luminosität sind zu hoch für den weiteren Betrieb des derzeitigen Neutrinosystems bei FASER, da es auf einer passiven Emulsionsdetektortechnologie basiert. Um das volle Potenzial der Neutrinophysik am Collider auszuschöpfen, ist es daher entscheidend, in den kommenden fünf Jahren einen neuen experimentellen Ansatz zu finden und zu entwickeln. Im Rahmen des Neutrinos@LHC-Forschungsprojekts wird ein neuer aktiver Neutrinodetektor am FASER-Experiment, aFASERv, entworfen, gebaut, installiert und während des vierten Laufs des LHC betrieben. Dieser Detektor wird Präzisionsmessungen von Elektron-, Myon- und Tau-Neutrino-Wechselwirkungen mit einer Genauigkeit von bis zu 5 % ermöglichen, was erhebliche Auswirkungen auf grundlegende Modelle der Quantenchromodynamik hat. Noch bemerkenswerter ist, dass der Detektor die erste experimentelle Beobachtung von Anti-Tau-Neutrinos ermöglichen kann, bei denen es sich um die letzten fehlenden Teilchen des Standardmodells handeln dürfte. Das neue Detektorsystem wird die Micromegas Gridpix-Technologie zum ersten Mal in großem Maßstab einsetzen und damit das erste aktive Myon-Neutrino-Detektorsystem mit integrierten Vertexing-, Tracking- und Energierekonstruktionsfunktionen darstellen.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte