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A new avenue in the hunt for dark energy

Descrizione del progetto

Le oscillazioni del sole potrebbero rivelare indizi sulle nuove forze gravitazionali nell’universo

Nel 1998, gli scienziati sono stati sorpresi di scoprire che l’espansione dell’universo sta accelerando, perché ciò andava contro le previsioni della relatività generale. Da allora, questo è stato battezzato il problema dell’«energia oscura». La sua spiegazione richiede un’estensione del principio della relatività generale. L’approccio più popolare prevede l’introduzione di una nuova forza gravitazionale (la «quinta forza»), mediata da una particella scalare. Il progetto DhostHunt, finanziato dall’UE, intende introdurre un nuovo quadro di precisione senza precedenti nella ricerca di nuove forze gravitazionali nell’universo combinando studi sull’evoluzione solare e l’eliosismologia. L’approccio costituirà un filone di ricerca nuovo e interdisciplinare che inciderà sulla ricerca futura in cosmologia e astrofisica. La scoperta di nuovi vincoli sulla quinta forza dall’eliosismologia favorirà la nostra comprensione delle nuove forze gravitazionali in natura e orienterà la futura modellizzazione dell’energia oscura e della teoria dei campi scalari in generale.

Obiettivo

Currently, General Relativity (GR) and the standard model of particles physics are severely challenged by their inability to explain the late-time accelerated expansion of the Universe, known as the “dark energy” problem. The most promising scenarios aiming to explain it are the so--called scalar-tensor theories, corresponding to extensions of GR where gravity is enhanced through a new gravitational force mediated by a scalar field. The quest for phenomenological imprints of new scalar gravitational forces has been a central effort in cosmology and astrophysics over the last decade.

My goal is to introduce helioseismology as a test of unprecedented accuracy in the search for new gravitational forces in Nature. The focus will be on the most general scalar-field extensions of GR, known as “DHOST” scalar-tensor theories. The unique ability of solar pulsations to probe the finest details of gravity in the solar interior, combined with the extreme accuracy of helioseismic observations, promises an orders-of-magnitude improvement of previous constraints.

I will formulate the theoretical framework for adiabatic stellar pulsations in this context, and with sophisticated numerical techniques, I will model the associated solar pulsation eigenspectrum. A systematic statistical analysis will be devised to confront the predictions against observations making use of powerful helioseismic inversions, and derive the tightest constraints on the most general scalar-tensor theories up to date. The cosmological implications will be predicted, in accordance with ESA’s upcoming Euclid satellite mission.

The project will introduce a genuinely novel, interdisciplinary line of research that will strongly impact a broad spectrum of cosmology and astrophysics. The new constraints will be pivotal for our understanding of scalar-gravity interactions in Nature, and are expected to guide the future modelling of dark energy, and scalar field theories in general.

Coordinatore

AARHUS UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 207 312,00
Indirizzo
NORDRE RINGGADE 1
8000 Aarhus C
Danimarca

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Regione
Danmark Midtjylland Østjylland
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 207 312,00