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Exploring the Universe through Strong Interactions

Description du projet

Des interactions fortes pourraient révéler ce qui compose les étoiles à neutrons denses

L’interaction forte est responsable du maintien des neutrons et des protons ensemble dans le noyau atomique. Il est essentiel de comprendre les interactions des particules dans les étoiles à neutrons, où la matière a été broyée à une densité extrême. Les observations de la première fusion d’étoiles à neutrons en 2017 ont permis aux scientifiques de contraindre l’équation d’état, qui décrit à quoi ressemblerait la matière à l’intérieur de l’étoile sous un ensemble donné de valeurs de pression et de densité d’énergie. Le projet EUSTRONG, financé par l’UE, vise à contraindre davantage l’équation d’état pour les hautes densités à l’aide de la théorie du liquide de Fermi et à explorer de nouveaux degrés de liberté à des densités intermédiaires. Un autre objectif consiste à accélérer les calculs à plusieurs corps avec de nouvelles méthodes d’émulation et de réseau.

Objectif

The ERC project EUSTRONG will enable major breakthroughs in understanding strong interactions in nuclei and neutron stars, and where strong interactions are essential in dark matter direct detection and neutrino physics. Recently, great progress has been made in constraining the nuclear equation of state from nuclear physics combined with neutron star observations and the neutron star merger GW170817. At the same time, ab initio calculations of nuclei using chiral effective field theory (EFT) interactions have reached nuclei with up to 100 nucleons. These successes are based in parts on developments in my past ERC Starting Grant. Taking these to the next level, we will explore the equation of state with the goal to provide first constraints directly on dense matter interactions from astrophysics, including from new NASA NICER observations. This will enable us to answer which microscopic interactions are consistent with astrophysical observations, or where there are tensions. To this end, we will develop the equation of state to high densities using Fermi liquid theory, and explore new degrees of freedom at intermediate densities. The second work package will advance the ab initio frontier to key heavy nuclei including full uncertainty quantification. This will be realized by developing eigenvector continuation and tensor network methods to the ab initio in-medium similarity renormalization group. Another milestone will explore EFTs and novel power countings for nuclei. This will open new horizons in the physics of nuclei, with global ab initio predictions of nuclear masses for r-process simulations. The third work package will derive ab initio nuclear responses for dark matter direct detection and coherent neutrino scattering, where a reliable understanding of strong interaction effects is crucial. Moreover, universal correlations and EFTs will be explored to predict nuclear matrix elements for neutrino physics.

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

Institution d’accueil

TECHNISCHE UNIVERSITAT DARMSTADT
Contribution nette de l'UE
€ 2 252 375,00
Adresse
KAROLINENPLATZ 5
64289 Darmstadt
Allemagne

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Région
Hessen Darmstadt Darmstadt, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 252 375,00

Bénéficiaires (1)