JUNO

Staff

A. Garfagnini, R. Brugnera, A. Giaz, C. Sirignano

Dottorandi

D. Pedretti, F. Sawi

Collaboratori esterni (INFN)

M. Bellato, F. Dal Corso, S. Dusini, I. Lippi,M. Mezzetto, L. Stanco

  Attività di ricerca

JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory) è un rivelatore di grandi dimensioni per la fisica del neutrino in fase di costruzione nel sud della Cina. Grazie all'importante massa attiva (20k tonnellate di scintillatore liquido) e all'elevata risoluzione energetica (3% per energie di 1 MeV), permetterà di determinare la gerarchia di massa dei neutrini e di misurare con precisioni mai ottenute in precedenza i parametri delle oscillazioni dei neutrini: θ12, Δm212 e Δmee2, con errori inferiori a 1%. La domanda se l'autostato di massa ν3 sia più pesante o leggero degli autostati ν1 e ν2 è uno degli aspetti fondamentali, ancora senza risposta, nella teoria del Modello Standard per il settore leptonico. Pertanto la determinazione della gerarchia di massa assume risvolti fondamentali sullo studio sulla natura del neutrino (termini di massa di Dirac e di Majorana) e potrà portare alla formulazione di una teoria del flavour. Oltre rivelare i neutrini prodotti dai vicini reattori nucleari Yangjiang e Taishan, JUNO potrà studiare i neutrini atmosferici, i neutrini solari, i geo-neutrini e i neutrini prodotti da un'eventuale esplosione di supernova.
Il rivelatore centrale (una sfera di 40 metri di diametro) sarà riempito da circa 20k tonnellate di scintillatore liquido. La luce di scintillazione prodotta grazie alle interazioni dei neutrini sarà rivelata da un elevato numero (18000) di fotomoltiplicatori di grandi dimensioni. Grazie all'elevata risoluzione energetica prevista (circa 3% a 1 MeV), l'esperimento avrà delle prestazioni uniche e di gran lunga superiori a quelle degli esperimenti BOREXINO (al Gran Sasso, in Italia) e KamLand (in Giappone), attualmente lo stato dell'arte per la rivelazione dei neutrini con scintillatore liquido. Inoltre l'elevata purezza in termini di contaminazioni radioattive naturali e la trasparenza dello scintillatore saranno un ingrediente molto importante per la riuscita dell'esperimento.
La Collaborazione internazionale JUNO è composta da oltre cinquecento scienziati provenienti da settanta istituti distribuiti principalmente tra Cina ed Europa, con una partecipazione anche di alcuni istituzioni del Nord e Sud America. Per l'Italia, oltre a Padova, l'INFN è coinvolto con le sezioni di Catania, Ferrara, Milano Statale e Milano Bicocca, Roma 3 e con i laboratori di Frascati. L'attività principale del gruppo di Padova è legata alla progettazione e alla costruzione dell'elettronica di readout dei fotomoltiplicatori dell'esperimento, con la Global Control Unit, la parte digitale di acquisizione e processamento del segnale; caratteristica unica dell'esperimento è che l'elettronica di readout sarà integrata ai fotomoltiplicatori, riducendo al minimo la lunghezza e il numero dei cavi e ottimizzando il rapporto segnale/rumore.

Altre informazioni:
link to the experiment Web Page: http://juno.ihep.cas.cn/
Pubblicazioni recenti:
Fengpeng An et al, Neutrino Physics with JUNO, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 43 (2016) 03040 doi:10.1088/0954-3899/43/3/030401

  Research Activity

The Jiangmen Underground Neutrino Observatory is a large detector for neutrino physics under costruction in the South of China. Thanks to the large active mass (20kton of liquid scintillator) and to the expected high energy resolution (3% at 1 MeV) it will allow to determine the neutrino mass hierarchy and to measure neutrino oscillations with unprecedent precisions: θ12, Δm212 e Δmee2, will be measured with lower than 1% errors. Indeed wheather the ν3 neutrino mass eigenstate is heavier or lighter than the ν1 e ν2 mass eigenstates is one of the remaining undetermined fundamental aspects of the Standard Model in the lepton sector. Mass hierarchy determination would have an impact in the quest of the neutrino nature (Dirac or Majorana mass terms) towards the formulation of a theory of flavour. Moreover, besides measuring the anti-neutrinos produced from the near Yangjiang and Taishan Power Plant, JUNO will allow to study atmospheric neutrinos, solar neutrinos, geo-neutrinos and neutrinos produced in case of supernova explosions. The central detector (a 40 meters shpere) will be filled with about 20 kton of liquid scintillator. The scintillation light produced after neutrino interactions will be detected by a high number of large size photomultipliers. Thanks to the high energy resolution (3% at 1 MeV), the experiment will have performances superior to the present state of the art liquid scintillator based neutrino detectors: BOREXINO (at Gran Sasso in Italy) and KamLand (in Japan). Moreover, high scintillator transparency and a very low environmental radioactive contamination are key ingredients for the success of the experiment.
JUNO is an international Collaboration made of more than fivehundred scientists coming form seventy institutions based in China, Europe and in North and South America. In Italy, beside the Padova group, INFN participates to the expriment with Catania, Ferrara, Milano and Milano Bicocca, Roma 3 and Frascati National Laboratories. The principal activity of the Padova group is the design and construction of the readout electronics for the JUNO photomultipliers with the Global Control Unit, the digital acquisition and signal processing of the signal; a unique characteristics of the eperiment is that the readout electronics will be integrated very close to the photomultipliers, minimizing the number and lenght of analogue cables, thus optimizing the signal over noise ratio.

Other information:
link to the experiment Web Page: http://juno.ihep.cas.cn/
Recent publications:
Fengpeng An et al, Neutrino Physics with JUNO, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 43 (2016) 03040 doi:10.1088/0954-3899/43/3/030401