Project

precision studies of low-scale leptogenesis; electroweak phase transition; tests of thermal field theory in hot QCD; particle production rates in the early universe; new approaches to dark matter computations

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. In diesem Fall müssen kosmologische Beobachtungen, wie die Existenz der dunklen Materie, durch andere Wechselwirkungen, wie diejenigen von Neutrinos, erklärt werden. 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: 30.09.2019

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Within its remaining operation period of 15 years or so, the Large Hadron Collider (LHC) at CERN should substantially clarify the dynamics of weak interactions. Whatever the experimental findings, they have implications for our understanding of cosmology. If it is further confirmed that weak interactions are accurately described by the Standard Model, theoretical explanations for the cosmological Dark Matter and Baryon Asymmetry mysteries need to be sought from other interactions, for example from those in the neutrino sector. If, on the other hand, physics Beyond the Standard Model is discovered in the weak sector, there is a distinct possibility that the Early Universe underwent a phase transition at a temperature of about 100 GeV, leaving the observed Baryon Asymmetry as a remnant, and possibly also producing an observable Gravitational Wave signal. The purpose of this project is to develop up-to-date theoretical tools for studying the cosmology of such theories, and thereby prepare the ground for a quantitative explanation of the observed Universe in terms of empirically verifiable laws of nature.