Projektbeschreibung
Hochpräzise theoretische Vorhersagen als Schlüssel zur Gravitationswellenforschung
Die Beobachtung von Gravitationswellen mit den LIGO-/VIRGO-Detektoren bedeutet für die Astronomie den Beginn eines neuen Zeitalters. Das Entdeckungspotenzial dieses im Entstehen begriffenen Felds hängt von der Realisierbarkeit präziser theoretischer Vorhersagen auf Basis von Datenanalyse und Interpretation der Signale ab. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts LHCtoLISA besteht darin, die Grenzen des analytischen Verständnisses der Gravitationsdynamik mithilfe des theoretischen Rahmens der „effektiven Feldtheorie“ weiter zu stecken. Für die Einrichtung der hochmodernen Template-Bank war der kürzlich innerhalb des Projekts entwickelte neuartige Formalismus von entscheidender Bedeutung. Die projektintern betriebenen hochpräzisen Berechnungen könnten sich enorm auf die Untersuchung stark wechselwirkender Materie bis hin zur möglichen Entdeckung exotischer kompakter Objekte und vermeintlich ultraleichter Teilchen in der Natur auswirken.
Ziel
The nascent field of gravitational wave (GW) science will be an interdisciplinary subject, enriching different branches of physics, yet the associated computational challenges are enormous. Faithful theoretical templates are a compulsory ingredient for successful data analysis and reliable physical interpretation of the signals. This is critical, for instance, to study the equation of state of neutron stars, the nature of black holes, and binary formation channels. However, while current templates for compact binary sources may be sufficient for detection and crude parameter estimation, they are too coarse for precision physics with GW data. We then find ourselves in a situation in which, for key processes within empirical reach, theoretical uncertainties may dominate. To move forward, profiting the most from GW observations, more accurate waveforms will be needed.
I have played a pioneering role in the development and implementation of a new formalism, known as the ‘effective field theory approach’, which has been instrumental for the construction of the state-of-the-art GW template bank. The goal of my proposal is thus to redefine the frontiers of analytic understanding in gravity through the effective field theory framework. Even more ambitiously, to go beyond the current computational paradigm with powerful tools which have been crucial for `new-physics' searches at the Large Hadron Collider.
The impact of the high-accuracy calculations I propose to undertake will be immense: from probes of dynamical spacetime and strongly interacting matter, to the potential to discover exotic compact objects and ultra-light particles in nature. Furthermore, GW observations scan gravity in a regime which is otherwise unexplored. Consequently, the coming decade will tell whether Einstein's theory withstands precision scrutiny. In summary, my program will provide novel techniques and key results that will enable foundational investigations in physics through GW precision data.
Wissenschaftliches Gebiet
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
22607 Hamburg
Deutschland