Project

electroweak phase transition; cosmology; thermal field theory; LHC discoveries; lattice Monte Carlo simulations

Lead
Der Zweck des Vorhabens ist es, eine belastbare Brücke zwischen den Entdeckungen des CERN einerseits und der modernen Kosmologie andererseits zu bauen.
Lay summary
Innerhalb der nächsten Jahre ist es ein Ziel des Large Hadron Collider (LHC) am CERN die Struktur der schwachen Wechselwirkung in ihrer Gänze aufzudecken.  Unabhängig vom Ausgang der Messungen, haben die Ergebnisse einen bedeutenden Einfluss auf unser Verständnis über das Verhalten des frühen Universums.  Sollte es sich bestätigen, dass die schwache Wechselwirkung in der Tat durch das sogenannte Standardmodell beschrieben wird, ist aus vorhergehenden Arbeiten bekannt, dass sich das Universum "glatt", dass heisst ohne Phasenübergänge, entwickelt hat. Trotzdem sind die genauen Details der Entwicklung wichtig für bestimmte Rechnungen, wie zum Beispiel diejenigen zur Gesamtmenge der dunklen Materie. Falls andererseits Physik jenseits des Standardmodells gefunden wird, besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass das ganze Universum bei einer Temperatur von ungefähr 100 GeV einen gewaltigen Phasenübergang durchlaufen hat, bei dem alle heute beobachtete Materie entstanden ist.  Der Zweck des Vorhabens ist es, mittels analytischer Berechnungen, sowie numerischer Simulationen, das Verhalten des Standardmodells, sowie unterschiedlicher anderen Modelle unter den Bedingungen des frühen Universums zu untersuchen.  Auf diese Weise soll eine belastbare Brücke zwischen den Entdeckungen des CERN einerseits und der modernen Kosmologie andererseits gebaut werden.

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Last update: 27.03.2013

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Within the next decade, the Large Hadron Collider (LHC) at CERN shouldsubstantially clarify the dynamics of weak interactions. Whatever theexperimental findings, they will have profound implications for ourunderstanding of Early Universe cosmology. If it is confirmed thatweak interactions are accurately described by the so-called StandardModel, then previous work indicates that Early Universe evolved"smoothly", without any phase transition. Yet, the precise detailsof the smooth evolution play an important role in some Dark Matter andLeptogenesis computations. If, on the other hand, physics Beyond theStandard Model is discovered, then there is a distinct possibilitythat the Early Universe underwent a phase transition at a temperatureof around 100 GeV, leaving the observed matter-antimatter asymmetry asa remnant. The purpose of this project is to study several theories ofweak interactions, notably the Standard Model but also well-motivatedextensions thereof, with both analytic techniques and large-scalelattice Monte Carlo simulations. The goal is to determine theirthermodynamical properties, and thus consolidate one of thecornerstones of theoretical attempts to explain the observed Universein terms of experimentally verifiable laws of nature.