Opis projektu
Ciemna materia i asymetria materia–antymateria w skali teraelektronowoltów
Większość materii we wszechświecie składa się z nieznanych nam jeszcze cząstek, określanych wspólnym mianem ciemnej materii. Co więcej wszechświat zawiera wyłącznie cząstki znanych nam ich odmian, natomiast nie wykrywamy w nim żadnych antycząstek. Próby wyjaśnienia takiego nadmiaru materii nad antymaterią i opisanie natury ciemnej materii to jedne z najbardziej fundamentalnych problemów fizyki. Prowadzone obecnie eksperymenty mają dać odpowiedzi na pytania o istnienie cząstek o masach będących wieloktrotnościami TeV. Tak ciężkie cząstki mogą zaliczać się do ciemnej materii lub mogły przyczynić się do wytworzenia obserwowanej asymetrii materia–antymateria. Przewiduje się, że obserwacje ich oddziaływań przyczynią się do opisania ważnych efektów nieperturbacyjnych, w szczególności tworzenia stanów związanych. Finansowany ze środków UE projekt CosmoChart będzie poświęcony badaniu tych zjawisk w zakresie termicznego rozprzęgania ciemnej materii i generowania asymetrii materia–antymateria we wczesnych stadiach istnienia wszechświata.
Cel
The origin of the matter-antimatter asymmetry of the universe and the nature of dark matter are among the most fundamental and challenging questions in physics. Their undeniable importance has placed them in the forefront of the experimental and theoretical research in particle physics, cosmology and astrophysics. Our experimental probes are now at the outset of exploring the multi-TeV energy scale. To fully exploit the experimental effort, to design effective search strategies and correctly interpret the experimental results, we must develop reliable theoretical understanding of the plausible dynamics at this scale.
The TeV scale is a new threshold. In this regime, the interactions hypothesised in a variety of well-motivated theories manifest as long-range. This is true for the most widely studied particle-physics scenario for dark matter, particles coupled to the Weak interactions of the Standard Model, as well as many other models. Moreover, many theories of matter-antimatter asymmetry generation invoke heavy particles that couple to lighter force mediators.
Long-range interactions imply very different dynamics than the contact-type interactions most commonly considered in the past. They give rise to non-perturbative effects, with the most prominent being the existence of bound states. Such effects can change the experimental signatures very significantly. CosmoChart will comprehensively investigate the implications of long-range interactions along two directions:
I. The dark matter thermal decoupling in the early universe and indirect detection.
II. The particle-antiparticle asymmetry generation and washout.
The results will have implications for most experimental probes. As the long-range dynamics becomes increasingly more important at higher scales, the investigations of CosmoChart will chart particle cosmology at the TeV scale and beyond.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
75006 Paris
Francja