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Ultralight Dark Matter Detection and Characterization with LISA

Projektbeschreibung

Mit Gravitationswellen verborgene Materie aufspüren

Die dunkle Materie steht immer noch für eines der faszinierendsten Rätsel im Universum. Ungeachtet starker Indizien für ihre Existenz tappen wir immer noch im Dunkeln, was dunkle Materie wirklich ist. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt ULDM-GW dient dem Ziel, diese kosmischen Geheimnisse zu entschlüsseln, indem mit der Laser Interferometer Space Antenna (LISA) mit dunkler Materie im Zusammenhang stehende Wellen eingefangen werden. Diese Wellen interagieren mit den Elementen des Interferometers und sehen aus wie kontinuierliche, langsame Gravitationswellen bei einer für erdgebundene Instrumente nicht zugänglichen Frequenz. Anhand der Untersuchung der verschiedenen Polarisationen dieser Wellen entwickelt das Team Suchalgorithmen, die es ermöglichen werden, zwischen Kandidaten für dunkle Materie und echten Gravitationswellen von astrophysikalischen Objekten zu unterscheiden.

Ziel

Despite compelling astrophysical and cosmological evidence for dark matter, its nature remains unknown. Ultralight dark matter (ULDM) is a well-motivated candidate, producing distinctive signatures that can be probed with gravitational wave (GW) interferometers. Spin-0, spin-1, and spin-2 ULDM couple differently to Standard Model particles, inducing measurable effects in GW detectors, but distinguishing between ULDM spins, and between ULDM and continuous astrophysical GWs, is challenging due to signal similarities. This project will exploit LISA’s low-frequency band and orbital configuration to detect ULDM in a frequency band unexplored by ground-based detectors and discriminate signal types through their characteristic polarization content. By combining theoretical modeling of ULDM signals with dedicated search strategies, we will develop the first end-to-end LISA pipeline capable of both detecting ULDM and constraining signal type. The project will be carried out in CEICO-FZU (host) and L2IT-CNRS (secondment), with strong expertise in ULDM and LISA science respectively. We will establish waveform templates and signal characteristics in both time and frequency domains, develop a semi-coherent search and a fully coherent search for ULDM in LISA, and will forecast how effectively polarization measurements can distinguish between spin-0, spin-1, and spin-2 ULDM, and continuous astrophysical GWs. This approach will deliver the highest sensitivity to ULDM across LISA’s frequency range, surpassing existing experimental limits by orders of magnitude, while providing a robust framework to differentiate candidate signals. The outcome will advance both fundamental dark matter searches and GW data analysis, establishing LISA as a powerful probe of the dark sector.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

FYZIKALNI USTAV AV CR, VVI
Netto-EU-Beitrag
€ 191 918,16
Adresse
NA SLOVANCE 1999/2
182 00 PRAHA 8
Tschechien
Region
Česko Praha Hlavní město Praha
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (1)