In experiments investigating neutrino oscillations (N obel Prize in 2015), it was confirmed that neutrinos have mass, however, its absolute value is still unknown. It is also unknown whether the neutrino is a Dirac or Majorana particle. In the latter case, the lepton number  would not be conserved, which is not predicted by the Standard Model. Confirmation that neutrinos are Majorana particles (their own antiparticles, i.e. matter and antimatter would be the same entity) would mean that the neutrinoless double beta decay can take place. By measuring the half-life of this process, it would be possible to determine the effective neutrino mass and infer which neutrino (among the three lepton families) is the lightest and which is the heaviest. This would be very important, for example, for explaining the asymmetry in the amount of matter and antimatter observed in the Universe. Neutrinoless double beta decay is therefore of great importance for a full understanding of the properties of neutrinos, as described within the framework of various theoretical models, or theories.

Another extremely exciting problem is the structure of the Universe. A number of astronomical observations indicate that stars in galaxies and galaxy clusters are  immersed in a halo of non-luminous matter, having a mass at least one order of magnitude greater than that of visible matter. Although indirectly the existence of dark matter is quite well documented, its nature (way  it interacts, its mass, etc.) is still unknown. Theories extending the Standard Model suggest the possibility of direct registration of cold dark matter particles (collectively referred to as Weakly Interacting Massie  Particles – WIMPs), through interactions (mainly) with atomic nuclei.

For experiments being currently under preparation a nd those planned, which aim to search for the Majorana neutrino or for the dark matter particle interactions, we expect that the main source of background will be radioactive isotopes present on the surfaces of detector  components (so-called surface activity/contamination). Currently, a huge effort is being made to develop methods to effectively remove these residual contaminants. At the same time, we need tools to verify the achieved surface cleanliness. The design, construction and tests of such a device is the subject of the project. We plan that the constructed spectrometer prototype will be 100 times more sensitive than the devices currently in use. In order to minimize its intrinsic background, it must be constructed using carefully selected materials that are v irtually free of radioactivity.

Candidates are expected to have some experience in experimental physics, especially in measurements with  radiation detectors, and the ability to analyze data. We offer an attractive stipend

CV with the motivation letter and documents confirming the status of a PhD student (participation in a PhD school) should be sent until 25.01.2026 to the address given below.

Contact: Dr hab. Grzegorz Zuzel, prof. UJ

Zakład Doświadczalnej Fizyki Komputerowej Instytut Fizyki UJ, pok. F-0-20

Email: grzegorz.zuzel@uj.edu.pl Tel.: 012 664-48-61

www: http://zdfk.if.uj.edu.pl/

Szereg obserwacji astronomicznych wskazuje na to, iż gwiazdy w galaktykach oraz gromady galaktyk zanurzone są w halo nieświecącej materii, posiadającej masę co najmniej o rząd wielkości większą niż masa materii widzialnej. Teorie rozszerzające Model Standardowy przewidują istnienie cząstek będących kandydatami na cząstki ciemnej zimnej materii określane wspólnym mianem słabo oddziałujących cząstek asywnych (WIMPs). Realizowany przez nas projekt dotyczy poszukiwania bezpośrednich oddziaływań WIMPów w ramach projektu DARKSIDE. DARKSIDE opiera się na zaawansowanej technologii wykorzystującej dwufazową  komorę  projekcji  czasowej  (TPC),  napełnionej  ultra-czystym,  zubożonym  (w kosmogeniczny ³⁹Ar) argonem jako tarczą dla WIMPów. Celem eksperymentu DARKSIDE jest konstrukcja praktycznie beztłowego detektora o masie rzędu 20 ton (DARKSIDE-20k) w laboratorium podziemnym w Gran Sasso we Włoszech. Przy jego użyciu możliwe będzie bezsporne potwierdzenie istnienia cząstek ciemnej zimnej materii, lub też przesunięcie ograniczenia na przekrój czynny na oddziaływanie WIMP-jądro o rzędy wielkości w stosunku do obecnie osiąganych wartości. Rozważana jest także budowa detektora o masie rzędu 300 t (ARGO). Dla fizyki cząstek elementarnych oraz kosmologii odkrycie i opisanie nowych cząstek, których istnienie wyjaśniłoby najprawdopodobniej problem brakującej masy we Wszechświecie i potwierdziło hipotezę  o występowaniu   niebarionowej   ciemnej   zimnej   materii,   byłoby   niewątpliwie   wydarzeniem  o ogromnym znaczeniu.

Badania realizowane w ramach projektu, w których uczestniczą studenci i doktoranci, skupiają się na opracowaniu metod identyfikacji i eliminacji procesów (np. rozpady promieniotwórcze), które mogą zakłócać rejestrację WIMPów. Część prac realizowana będzie w laboratorium podziemnym w Gran Sasso.

Od kandydatów oczekujemy predyspozycji do pracy w zespole, znajomości podstaw radio-chemii, prowadzenia pomiarów z wykorzystaniem detektorów promieniowania jonizującego (spektrometria alfa/beta/gamma,  detektory  radonu)  i  umiejętności  analizy  danych.  Oferujemy  stypendia  dla  studentów  i doktorantów.

CV wraz z listem motywacyjnym i dokumentem potwierdzającym status studenta/doktoranta prosimy przeslac do 24.12.2025 na adres kontaktowy podany poniżej.

Kontakt: Dr hab. Grzegorz Zuzel, prof. UJ

Zakład Doświadczalnej Fizyki Komputerowej
Instytut Fizyki UJ, pok. F-0-20

Email: grzegorz.zuzel@uj.edu.pl
Tel.: 012 664-48-61

- Prof. Dr. hab. Marcin Wójcik

- Dr. hab. Grzegorz Zuzel, Prof. UJ

- Dr. Marcin Misiaszek

The award was given for:

 Foundational contributions to the BOREXINO experiment, which enabled measurements of solar neutrino fluxes of the pp and CNO types.

Measurements of pp and CNO neutrino fluxes would not have been possible without achieving extremely low background levels in the BOREXINO detector. This issue was addressed by a group from the Institute.

Congratulations !

The 2021 Giuseppe and Vanna Cocconi Prize for an outstanding contribution to Particle Astrophysics and Cosmology is awarded to the Borexino collaboration for the groundbreaking observation of solar neutrinos from the pp chain and CNO cycle that provided unique and comprehensive tests of the Sun as a nuclear fusion engine.

Solar neutrinos were first detected by the Homestake experiment in the US, and have contributed to the discovery of neutrino oscillations by the SNO experiment in Canada and Super-Kamiokande in Japan. The Homestake experiment was sensitive to neutrinos emitted above a threshold of 0.814 MeV, and the SNO and SuperKamiokande experiments measured the high tail, above 4.0 MeV, of the neutrino energy spectrum. The Borexino experiment situated at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso is the only experiment capable of measuring the full spectrum, above 0.19 MeV, of solar neutrinos in real time. To achieve the required performance the experiment had to reduce radioactive contamination by about ten orders of magnitude. Solar models suggest that 99% of the nuclear energy released by the Sun originates from the fusion of two protons (the pp-chain), which can propagate via three reaction sequences. The only direct proof of these reactions are the neutrinos produced. Borexino reported the first complete measurement of neutrino fluxes from the three sequences in 2018 through the analysis of more than 2000 days of data [1]. Borexino provided an estimate of the total power generated by nuclear reactions in the Sun’s core with a 10% uncertainty, in full agreement with the estimate from the measured solar luminosity, and a spectacular demonstration that nuclear fusion is the engine generating the energy of the Sun. The remaining 1% of the Sun’s energy production takes place through the CNO cycle, where 4He synthesis is catalyzed by reactions on Carbon, Nitrogen and Oxygen. While the CNO cycle provides an almost negligible contribution to the Sun’s energy, stellar models predict that it is the dominant reaction for stars heavier than about 1.3 solar masses, about 10% of the stars in our galaxy.

A direct proof of the CNO cycle was missing. CNO neutrinos are hidden behind pp-chain neutrinos and have a spectrum similar to that produced by the decays of Bismuth-210, which contaminates the Borexino scintillator. It required five years’ effort to understand and constrain the Bismuth-210 contamination, resulting in the first experimental evidence in 2020 of neutrinos produced through the CNO fusion cycle in the Sun [2]. The observation of pp-chain and CNO neutrinos are also providing invaluable information to address the long-lasting solar metallicity problem (the density of elements other than hydrogen and helium), and for neutrino physics through the measurement of the electron neutrino survival probability. Borexino was approved in 1996 and began data taking in 2007. It’s a collaboration by 25 international institutes, running at Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy. For more information see the Borexino Web Site.

[1] Borexino “Comprehensive measurement of pp-chain solar neutrinos”, Nature 562 (2018) 7728, 505-510
[2] Borexino “Experimental evidence of neutrinos produced in the CNO fusion cycle in the Sun”, Nature 587 (2020) 577-582

Słońce produkuje energię w reakcji fuzji jądrowej, w której wodór zamieniany jest w hel. Może ona zachodzić na dwa sposoby: w tzw. cyklu PP, w którym produkowane jest 99 % energii słonecznej oraz w cyklu CNO, gdzie węgiel, azot i tlen odgrywają rolę katalizatora. W wyniku bezpośredniego pomiaru strumieni neutrin słonecznych typu pp, 7Be i 8B detektorem BOREXINO, potwierdziliśmy wcześniej doświadczalnie występowanie cyklu PP (Nature 512 (2014) 383). Natomiast najnowsze dane eksperymentalne dostarczone przez BOREXINO wskazują jednoznacznie na rejestrację neutrin z cyklu CNO, co jest to pierwszym eksperymentalnym potwierdzeniem istnienia tego źródła energii.

Międzynarodowy zespół BOREXINO z udziałem grupy z Instytutu Fizyki im. M. Smoluchowskiego Uniwersytetu Jagiellońskiego, realizujący w Laboratorium Podziemnym w Gran Sasso włoskiego Istituto Nazionale di Fisica Nucleare eksperyment o tej samej nazwie, opublikował dzisiaj, 25 listopada 2020 roku, w prestiżowym czasopiśmie Nature doniesienie o bezprecedensowej detekcji neutrin z cyklu CNO produkowanych w Słońcu. Ten niezwykle trudny do przeprowadzenia i mający ogromne znaczenie astrofizyczne pomiar, zamyka fascynujący rozdział badań, którego początki sięgają lat trzydziestych ubiegłego wieku. Jego implikacje dla zrozumienia mechanizmu generowania energii w gwiazdach, znacznie większych niż Słońce, są nie do przecenienia. Istotnie, ponieważ w tych gwiazdach cykl CNO jest dominującym źródłem energii, zespół BOREXINO uzyskał doświadczalne potwierdzenie dotyczące występowania głównego procesu spalania wodoru we Wszechświecie.

Eksperyment BOREXINOW ramach działającego od 2007 r. eksperymentu BOREXINO, na drodze pomiaru strumieni neutrin powstających w poszczególnych reakcjach termojądrowych, szczegółowo zbadany został główny mechanizm produkcji energii w Słońcu – w tzw. cyklu PP, który rozpoczyna się od mało prawdopodobnego łączenia się dwóch protonów. Obecnie, dzięki pierwszemu bezpośredniemu pomiarowi względnie niewielkiego strumienia neutrin z cyklu CNO, zespół BOREXINO dowiódł istnienia tego dodatkowego źródła energii słonecznej.

„Po wielu latach pomiarów uzyskaliśmy wreszcie pierwsze doświadczalne potwierdzenie sposobu wytwarzania energii przez gwiazdy cięższe od Słońca” – podkreślił prof. Gianpaolo Bellini z Uniwersytetu w Mediolanie oraz INFN, jeden z głównych inicjatorów projektu BOREXINO.

„Pierwszy bezpośredni i dokładny pomiar strumienia neutrin typu pp z podstawowej reakcji termojądrowej zachodzącej w naszej najbliższej gwieździe był ogromnym sukcesem, natomiast rejestracja neutrin z cyklu CNO jest zwieńczeniem naszych ponad 25-letnich badań nad neutrinami słonecznymi. Niezwykłą intelektualną przygodą jest uczestniczenie w potwierdzeniu fundamentalnych przewidywań związanych ze strukturą gwiazd” – powiedział Marcin Wójcik, profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, laureat Nagrody Premiera RP za wybitne osiągnięcie naukowe związane z eksperymentem BOREXINO. „Od 1994 roku grupa BOREXINO z Instytutu Fizyki UJ w Krakowie, uzyskując finansowanie w ramach kilku grantów NCN, odgrywała kluczową rolę w projektowaniu i budowie detektora oraz jego infrastruktury. We współpracy z Instytutem Fizyki Jądrowej im. Maxa Plancka w Heidelbergu i Uniwersytetem w Princeton uzyskaliśmy bezprecedensową czystość detektora ze względu na poziom zawartości izotopów promieniotwórczych” – podkreślił profesor M. Wójcik.

Neutrina słoneczne mogą być obserwowane jedynie przez bardzo czułe detektory, w których wyeliminowano większość źródeł tła. Poprzez tło rozumiemy wszelkie procesy, które mogą imitować sygnał od neutrin, a głównymi jego źródłami jest promieniowanie kosmiczne oraz naturalna promieniotwórczość. Aby wyeliminować pierwszy z tych czynników, detektor umieszczony został w Laboratorium Podziemnym w Gran Sasso – gruba warstwa skał, która go osłania, osłabia promieniowanie kosmiczne ponad milion razy (z wyjątkiem neutrin, które przenikają Ziemię bez przeszkód). Aby zminimalizować wpływ naturalnej promieniotwórczości, detektor BOREXINO został zbudowany w kształcie przypominającym cebulę; jego kolejne warstwy w kierunku środka odznaczają się coraz większą radio-czystością. Centralne 300 ton, w których obserwujemy oddziaływania neutrin, jest praktycznie wolne od promieniotwórczości, co nigdy do tej pory nie zostało osiągnięte w żadnym innym eksperymencie, i co otworzyło nam możliwość rejestracji neutrin typu CNO. „Stężenie radioizotopów w 300 tonach ciekłego scyntylatora, w którym rejestrowane są neutrina słoneczne, jest o ponad osiemnaście rzędów wielkości niższe, niż w stołowej wodzie mineralnej. Jest to globalnie najczystsza znana materia pod względem zawartości izotopów promieniotwórczych,” – zauważył dr hab. Grzegorz Zuzel, prof. UJ, współautor badań o fundamentalnym znaczeniu dla eksperymentu BOREXINO, prowadzonych przez niego w Krakowie i w Heidelbergu.

„Pomiar strumienia neutrin z cyklu CNO, oprócz bezprecedensowo niskiego tła detektora, wymagał zastosowania zaawansowanych i nowatorskich softwarowych metod analizy danych” – podkreślił dr Marcin Misiaszek, który wraz z dr Anną Jany odpowiedzialny jest za analizę i zarządzanie zbiorami danych z eksperymentu. Dr Misiaszek jest autorem m.in. nowatorskich metod software’owego rozróżnienia sygnałów generowanych przez neutrina oraz inne źródła.
80 lat historii badań nad źródłem energii Słońca

Istnienie cyklu CNO w Słońcu zostało przewidziane już w 1938 roku, niezależnie przez Hansa Bethego i Carla von Weizsaeckera. W tym cyklu, jądra węgla, azotu i tlenu miały odgrywać rolę katalizatorów w seriach reakcji jądrowych zachodzących w Słońcu, prowadzących do spalania wodoru do helu, równocześnie z fuzją wodoru w głównym cyklu PP.

Mimo pośredniej ewidencji wynikającej z obserwacji astronomicznych i astrofizycznych, bezpośrednie doświadczalne potwierdzenie produkcji energii w cyklu CNO w gwiazdach nie było łatwe. Dopiero zapoczątkowany przez R. Davisa w latach 60-tych ubiegłego wieku rozwój astronomii neutrinowej i jej spektakularne sukcesy w dziedzinie fizyki Słońca i fizyki cząstek elementarnych (trzy nagrody Nobla), umożliwił potwierdzenie występowania cyklu CNO w oparciu o emitowane w poszczególnych reakcjach neutrina.

Eksperyment BOREXINO, który jest bliski finalizacji swojego programu naukowego, ujawnił w trakcie jego realizacji nie tylko szczegóły działania Słońca, lecz pozostawia w dziedzinie fizyki neutrin trwałe dziedzictwo poprzez obserwację po raz pierwszy neutrin z cyklu PP i CNO. To rewolucyjne osiągnięcie uzyskane w oparciu o imponujący wysiłek eksperymentalny, pozostanie dla przyszłości jednym z fundamentalnych sukcesów w dziedzinie astrofizyki i fizyki cząstek elementarnych.

W trakcie fascynującej przygody rozwikływania tajemnic Słońca i gwiazd, która trwała niemal wiek, obserwacje neutrin słonecznych pozwoliły także wykryć zjawisko ich oscylacji, które do tej pory jest jednym z największych odkryć w dziedzinie fizyki cząstek w nowym tysiącleciu.

Badania prowadzone w ramach eksperymentu BOREXINO przez grupę z IF UJ finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programów Harmonia i Sonata-bis.

After more than ten years from the beginning of its scientific activity focused to look inside the Sun, which provided the understanding with a detail never reached before of how the power mechanism of our star works, the BOREXINO experiment at the underground laboratories Gran Sasso in the vicinity of Rome, publishes today, October 25, on “Nature” (https://www.nature.com/articles/s41586-018-0624-y) the compendium of its results on solar neutrinos. With this publication, BOREXINO crowns a long history of measurements and experimental investigations, which led the experiment on the one hand to investigate in detail the mechanism of energy production in the Sun, and on the other to study in the low energy region (from a few MeV down to less than 1 MeV) the so-called neutrinos oscillation phenomenon, i.e. the transformation of neutrinos from one type (flavour) into another.

The BOREXINO instrument has been used continuously since 2007 to detect solar neutrinos. These data can be used to make important statements about the processes responsible for energy production in the Sun. The properties of the neutrinos themselves can also be investigated with the BOREXINO data. “We cannot take a look inside the sun’s core with conventional astronomical methods – we only see the surface of the sun in all wavelength ranges of electromagnetic radiation. Only neutrinos allow us to look directly at nuclear fusion in which energy is generated, thanks to which, among others, life exists on the Earth” – explained Prof. Marcin Wójcik, the coordinator of the Polish group of physicists from the Jagiellonian University participating in the experiment.

Neutrinos are probably the most common elementary particles in the Universe. They are formed during a number of processes such as, radioactive decays, nuclear fusion in the core of stars, or in supernovae explosions. Billions of solar neutrinos penetrate through each our finger tip every second – completely unnoticed and undisturbed. This property of penetrating matter, however, makes their detection extremely difficult. Only large volume detectors, in which a few of the huge amount of crossing neutrinos do interact with matter, can be used for neutrino measurements. One of these detectors is BOREXINO. In order to be able to recognize the few neutrino interactions, the levels of natural radioactivity in the BOREXINO apparatus had to be decreased by several orders of magnitude. To shield against cosmic radiation, the detector is located under a 1400 meter deep rock layer in the world’s largest underground laboratory, Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italy.

“BOREXINO has shown to possess a level of radiopurity so impressive to give it a unique and unmatched position within the many running low background experiments. A group of physicists from the Jagiellonian University made the dominant contribution to the unprecedented low BOREXINO detector background. This peculiarity is the basis of the multiple results accumulated in more than a decade of operation” – commented Prof. M. Wójcik.

The Sun is a constant source of a large neutrino flux. In its core, constantly for billions of years, the hydrogen is converted into the helium in the sequence of nuclear reactions initiated by the fusion of two protons, namely proton-proton chain reaction. This releases the energy, which is the main source of the solar energy.

In fact, the BOREXINO detector was designed to measure only the flow of monoenergetic neutrinos from 7Be. However it has gradually widened its experimental sensitivity, to cover the entire range of neutrinos from the whole sequence of the proton-proton chain. The concurrent, real-time and precise measurement in a single experiment of the neutrinos fluxes dubbed pp, 7Be, pep and 8B, allows BOREXINO to depict with absolute clarity on the experimental side the framework of the operation of the Sun, putting a definitive end to the secular question about the mechanism that makes it shine for the billions of years.

At the same time, through the comparison of these experimental data of very high quality and accuracy with the forecasts of the Standard Solar Model, BOREXINO demonstrates incontrovertibly the existence in the low energy region of the oscillation between neutrinos of different flavour by the MSW (Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein) effect. In particular, BOREXINO emphasizes in a completely autonomous way, using only its own data, the peculiar transition between the two regimes of “vacuum” and “matter” that represents the signature of the MSW effect.

“Neutrinos, moving at speeds close to the speed of the light, have the characteristic of changing back and forth between three different “families” during their flight – the so-called neutrino oscillations. This transformation depends on whether the neutrinos fly through empty space or the dense matter as in the interior of the Sun” – explained Prof. M. Wójcik.

The results described in this publication represent the first complete study of the solar proton-proton chain obtained through neutrino detection in a single detector and with a uniform data analysis procedure.

BOREXINO will record further neutrino data until at least 2020. Scientists are working hard to understand whether the data could bring them to another discovery: the detection of neutrinos from the CNO cycle. The CNO cycle is another nuclear fusion process that is expected to be responsible for the energy production in stars that are heavier than the Sun. In the Sun, it could be a secondary process – and accordingly difficult to detect. About 99% of the solar energy is generated as a result of nuclear reactions in the proton-proton cycle. The remaining 1% of the solar energy is generated probably due to the CNO process. The fact that it actually takes place in nature is so far only a theoretical prediction.

BOREXINO stems from the intense cooperation among physicists from Italy, Germany, France, Poland, The United States and Russia. Poland is represented by a group of Cracow researchers from the Department of Experimental Computer Physics, Faculty of Physics, Astronomy and Applied Computer Science of the Jagiellonian University, coordinated by Prof. Marcin Wójcik.

The GERDA experiment at the Gran Sasso underground laboratory is searching for a hypothetical nuclear decay called neutrinoless double beta decay which represents a sort of Holy Grail for Elementary Particle Physics: if detected, it will give
essential information on whether neutrinos are identical to their anti-particles, on the origin of their masses and it will help to understand why there is so much more matter than antimatter in the Universe. The decay still escapes detection but GERDA is the first experiment to reach a sensitivity for the half-life beyond 1026 yr, 10 000 000 000 000 000 times the age of the Universe.

The so-called neutrino oscillation is the first established experimental observation not consistent with predictions of the Standard Model of Particle Physics: The three known neutrino types can transform into each other while traveling through space – which proves that neutrinos have non-zero masses (Nobel Prize 2015), a property that contradicts the Standard Model. Additionally, there is the longstanding conjecture that neutrinos are so-called Majorana particles: differing from all other constituents of matter like electrons or quarks they could be their own antiparticles. In this case, neutrinoless double beta decay will exist, in which matter is created without the balancing creation of antimatter. This imbalance would help to explain why there is so much more matter than antimatter in the Universe.

The GERDA experiment located in the Gran Sasso underground laboratory (LNGS) in Italy, is designed to scrutinize the Majorana hypothesis by searching for neutrinoless double beta decay of the germanium isotope 76Ge: two neutrons inside a 76Ge nucleus simultaneously transform into two protons with the emission of two electrons. This decay is forbidden in the Standard Model because the two normally produced antineutrinos – the balancing antimatter – are missing.
The sensitivity to detect neutrinoless double beta decay largely depends on the level interfering signals from environmental radioactivity. GERDA has reached the lowest level of those by shielding with pure water and liquid argon and additional methods to reject the remaining interfering signals. It is now the first experiment that has surpassed a sensitivity for the half-life of the decay of 1026 years, or in other words, has proven that the process has a half-life of at least 1026 years, 16 orders of magnitude longer than the age of the universe. This half-life limit corresponds to a rate of less than 1 decay per 18 years for 1 kg of 76Ge.

In the standard interpretation of neutrinoless double beta decay, the half-life is related to a special variant of the neutrino mass called the Majorana mass. Using the GERDA limit and the ones from other double beta decay experiments this mass has to be below 0.07 – 0.16 eV/c2.

A limit on another variant of the neutrino mass is available from the Planck collaboration investigating the cosmic microwave background radiation – the relic of the big bang: the sum of the masses of all known neutrino types is below 0.12 – 0.66 eV/c2. The tritium decay experiment KATRIN at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) is measuring in the upcoming years yet another variant, the electron neutrino mass. KATRIN will reach a sensitivity of about 0.2 eV/c2. The masses deduced from these different investigations cannot be compared directly but, most interestingly, allow a cross checks of the paradigm that neutrinos are Majorana neutrinos. So far no tension has been observed.

During the reported data collection period, GERDA operated germanium detectors with a total mass of 35.6 kg. The fraction of the isotope 76Ge is enriched from the natural abundance of 7.8% to more than 85% to increase the half-life sensitivity. As the next step, the mass will be increased and an even further reduction of interfering signals is required. The latter will be achieved by improving the identification of these signals and by further reducing the radioactivity of material close to the germanium detector. The LEGEND collaboration formed to pursue this goal starting with 200 kg 76Ge and using the existing GERDA infrastructure at LNGS. The sensitivity will reach 1027 years after about 5 years starting in 2021.

GERDA is an international European collaboration of more than 100 physicists from Belgium, Germany, Italy, Russia, Poland, Switzerland (https://www.mpi-hd.mpg.de/gerda/).

Research carried out by the Polish group form the Jagiellonian University led by prof. M. Wojcik was co-financed by the National Science Centre in the frame of the Harmonia, Sonata-bis and Opus grants. It focuses mainly on development and implementation of background reduction methods (hardware and software).

Nature volume 562, pages 505–510 (2018)

A. Jany, M. Misiaszek, M. Wójcik and G. Zuzel with Borexino Collaboration

Download

https://rdcu.be/9Zx0 (pdf)

DOI

https://doi.org/10.1038/s41586-018-0624-y

Synopsis

Solar neutrinos reveal how the Sun shines – Nature 562, 496-497 (2018)

Abstract

About 99 per cent of solar energy is produced through sequences of nuclear reactions that convert hydrogen into helium, starting from the fusion of two protons (the pp chain). The neutrinos emitted by five of these reactions represent a unique probe of the Sun’s internal working and, at the same time, offer an intense natural neutrino beam for fundamental physics. Here we report a complete study of the pp chain. We measure the neutrino–electron elastic-scattering rates for neutrinos produced by four reactions of the chain: the initial proton–proton fusion, the electron-capture decay of beryllium-7, the three-body proton–electron–proton (pep) fusion, here measured with the highest precision so far achieved, and the boron-8 beta decay, measured with the lowest energy threshold. We also set a limit on the neutrino flux produced by the 3He–proton fusion (hep). These measurements provide a direct determination of the relative intensity of the two primary terminations of the pp chain (pp-I and pp-II) and an indication that the temperature profile in the Sun is more compatible with solar models that assume high surface metallicity. We also determine the survival probability of solar electron neutrinos at different energies, thus probing simultaneously and with high precision the neutrino flavour-conversion paradigm, both in vacuum and in matter-dominated regimes.

Ogłoszenie

dotyczące zatrudnienia pracownika technicznego w
Zakładzie Doświadczalnej Fizyki Komputerowej

na pełen etat na okres 8 miesięcy w związku z realizacją projektu pt. „Techniki doświadczalne dla przyszłych eksperymentów poszukujących rzadkich procesów jądrowych.” (program Sonata-bis), finansowanego przez narodowe Centrum Nauki.

Wymagania stawiane kandydatom:
-          doświadczenie w pracy z systemami wysokiej próżni,
-          doświadczenie w pracy detektorami promieniowania jonizującego,
-          doświadczenie w analizie danych z detektorów promieniowania jonizującego.

Zgłoszenia wraz z CV kandydata prosimy przesłać do 19.06.2017 na adres: grzegorz.zuzel[at]uj.edu.pl.

Na podaniu należy dopisać: „Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych zawartych w mojej ofercie pracy dla potrzeb niezbędnych do realizacji procesu rekrutacji (zgodnie z ustawą z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych, Dz. U. Nr 133, poz. 883 z późniejszymi zmianami)”.

Uniwersytet Jagielloński zastrzega sobie możliwość kontaktu jedynie z wybranymi kandydatami oraz prawo do powiadomienia o podjętej decyzji w sprawie obsadzenia stanowiska jedynie wybranego kandydata.