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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Search for Axion-Like Particles at the LHC

Description du projet

La recherche sur les axions fait un pas en avant

Les axions et les particules de type axion (ALP) sont des particules élémentaires hypothétiques dont l’existence théorique est bien étayée: les ALP permettent de résoudre le problème CP fort, leurs réactions en font de bons candidats comme constituant de la matière noire et ils expliquent la fameuse anomalie du muon (g-2). Les efforts expérimentaux visant à démontrer que les ALP sont des candidates parfaits pour la matière noire se poursuivent et se sont même intensifiés ces dernières années. Cependant, aucune de ces expériences n’est sensible aux ALP qui peuvent expliquer des anomalies de faible énergie telles que (g-2). Le projet LightAtLHC, financé par l’UE, sera le pionnier de nouvelles approches de recherche pour détecter les ALP à l’aide des données recueillies par le Grand collisionneur de hadrons. En cas de succès, les chercheurs du projet soit écarteront les modèles d’ALP les plus prometteurs dans une gamme de masse allant de 10 MeV à 1 TeV soit découvriront une nouvelle particule élémentaire.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-COG - Consolidator Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

JOHANNES GUTENBERG-UNIVERSITAT MAINZ
Contribution nette de l'UE
€ 1 572 500,00
Adresse
SAARSTRASSE 21
55122 Mainz
Allemagne
Région
Rheinland-Pfalz Rheinhessen-Pfalz Mainz, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 572 500,00

Bénéficiaires (1)