Descrizione del progetto
Nuovi approcci teorici per la comprensione delle onde gravitazionali
L’osservazione delle onde gravitazionali da una fusione binaria di un buco nero nel 2016 ha segnato l’inizio di una nuova ed entusiasmante era per l’astronomia. Ulteriori scoperte sui buchi neri e le stelle di neutroni dovrebbero essere rivelate in futuro. Per utilizzare le nuove osservazioni, i fisici teorici dovranno sviluppare metodi numerici più accurati e migliori descrizioni matematiche dei segnali gravitazionali. Il progetto Ampl2Einstein, finanziato dall’UE, si baserà sui progressi nello studio quantistico delle ampiezze di diffusione che vengono utilizzate per calcolare le collisioni di particelle elementari. Inoltre, l’uso della teoria di Yang-Mills avrà un ruolo chiave nel rendere questo percorso più semplice rispetto ai calcoli classici diretti. Le scoperte del progetto consentiranno agli astronomi di rilevare segnali gravitazionali più deboli e di risolvere enigmi di lunga data sulla struttura interna delle stelle di neutroni.
Obiettivo
Four years ago, the LIGO/Virgo observation of a black-hole binary merger
heralded the dawn of gravitational-wave astronomy. The promise of future
observations calls for an invigorated effort to underpin the theoretical
framework and supply the predictions needed for detecting future signals and
exploiting them for astronomical and astrophysical studies. Ampl2Einstein
will take ideas and techniques from recent years' dramatic advances in Quantum
Scattering Amplitudes, creating new tools for taking their classical limits
and using it for gravitational physics. The powerful `square root' relation
between gravity and a generalization of electrodynamics known as Yang--Mills
theory will play a key role in making this route simpler than direct classical
calculation. We will transfer these ideas to classical General Relativity to
compute new perturbative orders, spin-dependent observables, and the
dependence on the internal structure of merging objects. We will exploit
symmetries and structure we find in order to extrapolate to even higher orders
in the gravitational theory. We will make such calculations vastly simpler,
pushing the known frontier much further in perturbation theory and in
complexity of observables. These advances will give rise to a new generation
of gravitational-wave templates, dramatically extending the observing power of
detectors. They will allow observers to see weaker signals and will be key to
resolving long-standing puzzles about the internal structure of neutron stars.
We will apply novel technologies developed for scattering amplitudes to
bound-state calculations in both quantum and classical theory. Our research
will also lead to a deeper understanding of the classical limit of quantum
field theory, relevant to gravitational-wave observations and beyond. The
transfer of ideas to the new domain of General Relativity will dramatically
enhance our ability to reveal new physics encoded in the subtlest of
gravitational-wave signals.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
75015 PARIS 15
Francia