TES microcalorimeters for PTOLEMY

23 Jul 2019, 17:45
1h 15m
Piazza Città di Lombardia (Milano)

Piazza Città di Lombardia

Milano

Piazza Città di Lombardia, 1, 20124 Milano MI
Poster Low Temperature Detector fabrication techniques and materials Poster session

Speaker

Dr Mauro Rajteri (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) - Torino Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Genova - Italy)

Description

The PTOLEMY project [1] is devoted to directly detect the Cosmic Neutrino Background (CNB). A key element of the project is the ability to detect few eV electrons with an energy resolution lower than 0.05 eV. Microcalorimeters based on transition-edge sensors (TES) are among the best candidates since they already reach 0.11 eV of energy resolution for telecomm photons [2]. To further increase the energy resolution it is necessary to reduce the transition temperature while maintaining a suitable saturation energy. This could be achieved by proximity effect of a normal-superconducting bilayer. To this aim TiAu very thin films are under development to demonstrate the feasibility to reach 0.05 eV energy resolution for light pulses of few eV. Thanks to the high electron stopping power of metals, the penetration depth of incident electrons is limited to few nanometers and, with respect to visible light, we expect a high detection efficiency, while similar dark counts and energy resolution. This point deserves to be investigated and a test with a cold e-gun will be planned. For the application of the microcalorimeter to the PTOLEMY experiment the use of TES arrays will be required and this implies a read-out based on SQUID - multiplexing.

[1] E. Baracchini et al., PTOLEMY: A Proposal for Thermal Relic Detection of Massive Neutrinos and Directional Detection of MeV Dark Matter, arXiv:1808.01892v1 [physics.ins-det]
[2] L. Lolli, E. Taralli, C. Portesi, E. Monticone, and M. Rajteri, High intrinsic energy resolution photon number resolving detectors, Appl. Phys. Lett. 103, 041107 (2013)

Less than 5 years of experience since completion of Ph.D N
Student (Ph.D., M.Sc. or B.Sc.) N

Primary authors

Dr Mauro Rajteri (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) - Torino Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Genova - Italy) Michele Biasotti (Università di Genova - Italy and INFN sezione di Genova - Italy) Dr Marco Faverzani (Università di Milano - Bicocca, Milan 20126, Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Milano-Bicocca, Milan 20126, Italy) Mrs Elena Ferri (Università di Milano - Bicocca, Milan 20126, Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Milano-Bicocca, Milan 20126, Italy) Dr Roberto Filippo (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) - Torino Italy) Flavio Gatti (Università di Genova - Italy and INFN sezione di Genova - Italy) Andrea Giachero (Università di Milano - Bicocca, Milan 20126, Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Milano-Bicocca, Milan 20126, Italy) Dr Eugenio Monticone (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) - Torino Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Genova - Italy) Prof. Angelo Enrico Lodovico Nucciotti (Università di Milano - Bicocca, Milan 20126, Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Milano-Bicocca, Milan 20126, Italy) Andrei Puiu (Università di Milano - Bicocca, Milan 20126, Italy and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Milano-Bicocca, Milan 20126, Italy)

Presentation Materials