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Hunting sub-GeV Dark Sectors

Description du projet

De nouvelles particules et forces cachées pourraient redéfinir la physique des particules

Le modèle standard de la physique des particules, bien que performant, ne peut expliquer des mystères fondamentaux tels que la masse des neutrinos, la matière noire ou le déséquilibre entre la matière et l’antimatière dans l’univers. Des scientifiques explorent actuellement les secteurs sombres, un nouveau domaine de la physique qui implique des particules de faible masse et des interactions au-delà du modèle standard. Les cinq prochaines années offriront des possibilités de recherche uniques, car de nouvelles expériences d’une sensibilité sans précédent (telles que le SBN, ProtoDUNE et NA64) porteront sur la recherche des secteurs sombres. Le projet DarkSHunt, financé par le CER, recherche des preuves de l’existence de ces particules cachées, en se concentrant sur les leptons neutres lourds, les photons sombres et la matière noire sub-GeV. Combinant des données expérimentales avec des avancées théoriques et de nouvelles observations cosmologiques, DarkSHunt pourrait faire progresser notre compréhension des particules et des interactions fondamentales.

Objectif

There is incontrovertible evidence that the Standard Model is not the ultimate theory of particles and interactions: it cannot explain neutrino masses, dark matter, our own existence (i.e. the Universe baryon asymmetry). A New Standard Theory must exist.

The key question is: what is the new physics scale? In the past decades, a formidable effort took place to explore the TeV scale, culminating in the LHC experiments, but no evidence of new physics has been found.

A change of paradigm may be required. New physics at low masses, the so-called dark sectors, offers a viable alternative. Their theoretical study and experimental searches are blooming.

The next 5 years offer a unique window of opportunity. New experiments will be taking data opening the possibility to search for dark sectors with unprecedented sensitivity and novel strategies: from the SBN programme, to ProtoDUNE, NA64, KM3Net, complemented by beam-dump, collider, sub-GeV dark matter, high energy neutrinos and gravitational wave searches.

DarkSHunt ultimate aim is to exploit this opportunity to uncover hints (or evidence) of Dark Sectors, collaborating directly with leading experimentalists to perform dedicated analysis. It will focus on the most promising experimental strategies to search for heavy neutral leptons, dark photons, sub-GeV dark matter. It will adopt a phenomenological approach, necessary to combine information from diverse experiments, and will complement it with theoretical and astroparticle/cosmological considerations.

It will focus specifically on rich (i.e. non-minimal) dark sectors at the GeV scale. Thanks to their multiple particles and interactions, they have strong theoretical motivation, can explain the 2023 discovery of nanoHertz gravitational waves and have nearly-unexplored phenomenology.

If DarkSHunt achieves its ultimate goal, it would have a groundbreaking impact on our understanding of fundamental particles and interactions, paving the way to new research directions.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITA DI BOLOGNA
Contribution nette de l'UE
€ 2 470 366,00
Coût total
Aucune donnée

Bénéficiaires (1)