NUCLEUS è un esperimento criogenico per la ricerca dello scattering elastico coerente dei neutrini sul nucleo (CEnNS). Lo studio di questo processo offre un modo unico per investigare le proprietà dei neutrini e per cercare nuova fisica oltre il Modello Standard. I reattori nucleari sono fonti promettenti per esplorare questo processo a basse energie poiché producono grandi flussi di antineutrini con energie tipiche di pochi MeV. L’esperimento Nucleus è una collaborazione di istituzioni provenienti da Germania, Francia, Italia e Austria. La prima fase dell’esperimento utilizzerà rivelatori criogenici che presentano una soglia di energia senza precedenti e un tempo di risposta abbastanza veloce da poter essere utilizzato in superficie. L’esperimento sarà collocato all’interno del complesso di reattori CHOOZ in Francia, a una distanza di 72 me 102 m dai due nuclei da 4,25 GWth. Il sito, chiamato “Very Near Site (VNS)”, è un’eccellente opportunità per l’esperimento in quanto consente una breve linea di base dalla sorgente del neutrino. L’obiettivo principale della prima fase è la misurazione della sezione d’urto CEnNS con una precisione del 20% in meno di un anno di raccolta dati, prevista nel 2022. È prevista anche una seconda fase dell’esperimento Nucleus al fine di migliorare la precisione sulla CenNS sezione trasversale fino all’1% e per iniziare a testare la Nuova Fisica. Le sfide per la seconda fase sono l’aumento della dimensione del bersaglio e la riduzione dell’incertezza sul flusso e sullo spettro dei neutrini.
Schizzo della centrale nucleare di Chooz e del Very-Near-Site (VNS)
Schizzo dell’esperimento NUCLEUS al VNS. Il setup consiste in un criostato (1), dove sono installati i rivelatori target nella sua parte inferiore, il volume sperimentale (2). Quest’ultimo è circondato da una schermatura passiva (3) costituita da strati alternati di PE borato e piombo. La parte superiore sarà completata da uno scudo freddo all’interno del criostato. Lo strato più esterno è il muone-veto attivo (4) costituito da pannelli scintillatori plastici. La configurazione completa con un ingombro di circa 1 m2 è posizionata su una piattaforma di supporto pesi (5). Ulteriori strutture di supporto, ad es. per il criostato, sono omessi per chiarezza. Lo schema mostra un esempio di configurazione di una schermatura passiva multistrato.
