Détecteurs de lumière à basse température pour la physique du neutrino – CryoLux

Les neutrinos sont des particules subatomiques aux propriétés uniques qui remettent en question les prédictions du Modèle Standard de la physique des particules. La découverte des oscillations de saveur des neutrinos, et donc de leurs masses, ouvre la possibilité d'une transition nucléaire hypothétique connue comme désintégration bêta double sans émission de neutrinos (0?2ß). L'observation de ce processus très rare, qui viole la conservation du nombre leptonique, revêt une importance primordiale en physique des particules et en cosmologie.
CUPID, qui étudie le candidat 100Mo, est l'une des expériences 0?2ß les plus prometteuses de la prochaine génération. Elle consistera en environ 1600 bolomètres scintillants à base de cristaux de Li2MoO4, à exploiter à 20 mK dans un cryostat situé au Laboratoire souterrain du Gran Sasso (Italie). Chaque bolomètre scintillant fournira un signal thermique, qui mesurera l'énergie des événements 0?2ß, et un signal de scintillation via un détecteur de lumière auxiliaire, crucial pour le rejet du bruit de fond.
Le projet CryoLux sera développé dans le cadre de CUPID. Il jouera un rôle essentiel pour sa construction et posera les bases de sa prochaine phase, CUPID-1T. L'innovation clé introduite par CryoLux, cœur de son programme de recherche, réside dans le développement et l'optimisation d'un type avancé de détecteur de lumière, basé sur l'effet Neganov-Trofimov-Luke. Ce dispositif permettra de contrôler le bruit de fond le plus significatif dans CUPID : les coïncidences aléatoires résultant de la désintégration bêta double ordinaire avec émission de deux neutrinos. Les détecteurs de lumière de CryoLux permettront à CUPID d'atteindre ses objectifs de sensibilité et, par des développements ultérieurs, contribueront à obtenir un bruit de fond presque nul à une échelle d'exposition de 10 tonnes·année dans CUPID-1T, ouvrant la voie à l’exploration approfondie de la région de la hiérarchie normale dans le schéma des masses des neutrinos.