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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Search for Axion-Like Particles at the LHC

Descripción del proyecto

En busca de axiones

Los axiones y las partículas axiónicas (ALP, por sus siglas en inglés) son partículas elementales hipotéticas con un buen fundamento teórico: las ALP son capaces de resolver el problema CP fuerte, funcionar como candidatos a materia oscura y también explicar la famosa discrepancia muónica (g-2). En los últimos años se han intensificado los esfuerzos experimentales dedicados a demostrar que las ALP son candidatos a materia oscura. No obstante, ninguno de estos experimentos tiene una sensibilidad a las ALP capaz de explicar las anomalías a baja energía como (g-2). El proyecto financiado con fondos europeos LightAtLHC pondrá en marcha métodos pioneros alternativos con los que detectar ALP mediante datos obtenidos en el Gran Colisionador de Hadrones. De lograrlo, sus investigadores podrán desestimar los modelos de ALP más prometedores en un rango de masas de los 10 MeV a 1 TeV, o descubrir una nueva partícula elemental.

Objetivo

Axions and other very light axion-like particles (ALPs) appear in many extensions of the Standard Model and are well motivated theoretically: ALPs can solve the well-known strong CP problem, act as a dark matter candidate and could also explain the famous muon (g-2) discrepancy. The experimental effort to search for ALPs as dark matter candidates is ongoing and has been considerably intensified in recent years, leading to the proposal and construction of a wide range of dedicated experiments. However, none of these dedicated experiments is sensitive to those ALPs that can explain low-energy anomalies such as (g-2). I propose therefore to pioneer an alternative search strategy for axion-like particles via their decay into two photons, using data collected at the Large Hadron Collider. This approach requires fundamental innovations on the photon identification capabilities of the current detectors as well as radically new analysis strategies.

Within the LightAtLHC project, I will study proton-proton and lead-lead collisions, collected during LHC Run-3, and search for Higgs Boson decays in two ALPs as well as the direct production of ALPs via photon fusion and their subsequent decay into two low-energy photons. To achieve the required sensitivity, I will develop highly specialized photon reconstruction algorithms for the ATLAS detector.
These efforts will largely cover the relevant parameter space, leaving out only a small region. To also close this gap, I will extend the upcoming FASER experiment at the LHC by an innovative presampler detector, which allows for an unambiguous ALPs detection. By the end of the LightAtLHC project, I can either rule out the most promising ALP models in a mass range from 10 MeV to 1 TeV, or discover a new elementary particle.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

ERC-COG - Consolidator Grant

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2019-COG

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Institución de acogida

JOHANNES GUTENBERG-UNIVERSITAT MAINZ
Aportación neta de la UEn
€ 1 572 500,00
Dirección
SAARSTRASSE 21
55122 Mainz
Alemania
Región
Rheinland-Pfalz Rheinhessen-Pfalz Mainz, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 572 500,00

Beneficiarios (1)