Hier et aujourd’hui / Gagnant du prix de début de carrière 2012

QU’EST-CE QUE LE PRIX DE DÉBUT DE CARRIÈRE 2012 VOUS A PERMIS DE FAIRE ?

De nombreuses preuves suggèrent qu’un pourcentage stupéfiant de 85% de la matière de notre univers est matière noire. Cependant, son identité reste inconnue. Même ses propriétés les plus élémentaires, telles que son poids et son interaction avec la matière connue, restent inconnues.

En tant que physicien théoricien des particules, je conçois de nouvelles idées sur ce qui constitue la matière noire. Je développe également de nouveaux concepts expérimentaux sur la façon de détecter les particules de matière noire et toutes les forces inconnues qui permettent à la matière noire d’interagir avec la matière ordinaire. Mes recherches théoriques ont un impact sur la façon dont les autres scientifiques font des recherches aux frontières cosmiques, d’intensité et d’énergie.

Pour la frontière cosmique, j’ai aidé à lancer de nouveaux concepts de détection pour rechercher la matière noire sous la masse de protons. Cela a conduit à de nouvelles expériences passionnantes, telles que SENSEÏainsi que de nouveaux efforts de recherche et développement du DOE, tels que SOMBRE. Ces projets ont une sensibilité sans précédent à une multitude de candidats de matière noire qui étaient auparavant inexplorés.

Pour la frontière d’intensité, j’ai conçu de nouvelles expériences. Dans ces expériences, des faisceaux intenses d’électrons frappent une cible et créent potentiellement des particules qui médient de nouvelles forces au-delà des forces électromagnétiques, fortes et faibles connues. Cela a conduit à de nouvelles expériences à cible fixe au Jefferson Lab du DOE, notamment APEX et HPS.

Pour la frontière énergétique, j’ai montré comment Bosons de Higgs produit lors de collisions proton-proton à haute énergie au Grand collisionneur de hadrons peut faire la lumière sur la matière noire et de nouvelles forces. Cela a conduit à de nouvelles recherches sur les désintégrations non standard du boson de Higgs, dans lesquelles il se désintègre d’une manière non prévue par notre théorie standard.

Plus important encore, le DOE Early Career Award m’a permis de former plusieurs étudiants diplômés et un chercheur postdoctoral en physique des particules. Cela m’a permis d’établir un programme de recherche solide et un groupe de recherche au début de ma carrière, fournissant une base solide dont je continue de bénéficier.

À PROPOS DE:

Rouven Essig est professeur à l’Institut CN Yang de physique théorique de l’Université de Stony Brook.

SOUTENIR LA MISSION DOE SC :

Le programme de recherche en début de carrière fournit un soutien financier fondamental aux chercheurs en début de carrière, leur permettant de définir et de diriger des recherches indépendantes dans des domaines importants pour les missions du DOE. Le développement de scientifiques et de chefs de file de la recherche exceptionnels est d’une importance primordiale pour le Bureau des sciences du ministère de l’Énergie. En investissant dans la prochaine génération de chercheurs, l’Office of Science défend des carrières permanentes dans le domaine de la découverte scientifique.

Pour plus d’informations, rendez-vous sur Programme de recherche en début de carrière.

LE RÉSUMÉ DU PROJET 2012 :

Titre : Physique des particules aux frontières cosmiques, d’intensité et d’énergie

Abstrait

Des efforts majeurs aux frontières de l’intensité, du cosmique et de l’énergie de la physique des particules font rapidement progresser notre compréhension des constituants fondamentaux de la nature et de leurs interactions. Les objectifs généraux de ce projet de recherche sont (1) d’interpréter et de développer les implications théoriques des données collectées à ces frontières et (2) de fournir la motivation théorique, la base et les idées pour de nouvelles expériences et pour de nouvelles analyses de données expérimentales.

Au sein de la frontière d’intensité, une recherche expérimentale d’une nouvelle force médiée par un boson de jauge à l’échelle du GeV sera menée avec l’expérience A’ (APEX) et la recherche de photons lourds (HPS), toutes deux au laboratoire Jefferson. Au sein de la frontière cosmique, des contributions sont prévues pour la recherche de particules de matière noire avec le télescope spatial Fermi à rayons gamma et d’autres instruments. Une exploration détaillée sera également effectuée de nouvelles stratégies de détection directe des particules de matière noire avec des masses inférieures au GeV afin de faciliter le développement de nouvelles expériences. De plus, les implications théoriques des anomalies existantes et futures liées à la matière noire seront examinées. Au sein de la frontière de l’énergie, les implications des données du Large Hadron Collider seront étudiées. De nouvelles stratégies de recherche seront développées pour faciliter la recherche de nouveaux phénomènes non décrits par le modèle standard de la physique des particules. En combinant les connaissances des trois frontières de la physique des particules, cette recherche vise à accroître notre compréhension de la physique fondamentale des particules.

RESSOURCES:

D Curtin, R Essig, S Gori, P Jaiswal, A Katz, T Liu, Z Liu, D McKeen, J Shelton, M Strassler, Z Surujon, B Tweedie et YM Zhong, « Désintégrations exotiques du boson de Higgs de 125 GeV. ” Phys Rev D 9075004 (2014). [DOI: /10.1103/PhysRevD.90.075004]

R Essig , M Fernandez-Serra , J Mardon , A Soto , T Volansky & TT Yu , « Détection directe de matière noire sous-GeV avec des cibles semi-conductrices. Journal de physique des hautes énergies 201646 (2016). [DOI: /10.1007/JHEP05(2016)046]

R Essig, T Volansky et TT Yu, “Nouvelles contraintes et perspectives pour la matière noire sous-GeV diffusant des électrons dans le xénon.” Phys Rev D 96, 043017 (2017). [DOI: 10.1103/PhysRevD.96.043017]