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Ultralight Dark Matter Detection and Characterization with LISA

Descrizione del progetto

Alla ricerca della materia oscura attraverso le onde gravitazionali

La materia oscura continua a essere uno dei misteri più affascinanti dell’universo. Nonostante le prove evidenti della sua esistenza, non abbiamo ancora idea di cosa sia davvero la materia oscura. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto ULDM-GW punta a svelare questi segreti cosmici rilevando le onde di materia oscura grazie all’antenna spaziale a interferometro laser (LISA). Queste onde interagiscono con gli elementi dell’interferometro e appaiono come onde gravitazionali continue e lente, con una frequenza che gli strumenti terrestri non riescono a rilevare. Studiando le diverse polarizzazioni di queste onde, il team sta sviluppando algoritmi di ricerca che permetteranno di distinguere tra i candidati alla materia oscura e le vere onde gravitazionali provenienti da oggetti astrofisici.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

FYZIKALNI USTAV AV CR, VVI
Contributo netto dell'UE
€ 191 918,16
Indirizzo
NA SLOVANCE 1999/2
182 00 PRAHA 8
Cechia
Regione
Česko Praha Hlavní město Praha
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)