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Neue Physik

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt alle bis dato bekannten elementaren Teilchen und ihre Wechselwirkungen. Es ist jedoch unvollständig. Eine Vielzahl von astronomischen Beobachtungen zeigen, dass ca. 85% des Materiegehalts des Universums aus einer uns noch unbekannten Form von Materie, der Dunklen Materie, bestehen muss. Weiters gibt die theoretische Struktur des Standardmodells Rätsel auf, die bis jetzt nur schlecht verstanden sind.

 

 

Neue Physik jenseits des Standardmodells ist eine Notwendigkeit. Die experimentelle Suche danach sowie das Ausloten der theoretischen Möglichkeiten dazu sind zentrale Aktivitäten der modernen Physik. Unsere Theorie-Gruppe nimmt an diesem Prozess auf mehreren Ebenen teil.

Ein zentraler Fokus der Gruppe liegt auf Studien der Dunklen Materie (DM). Die mikroskopischen teilchenphysikalischen Eigenschaften der DM sind bis dato weitgehend unbekannt. Dunkle Materie kann in der Tat Teil eines gesamten, noch verborgenen Sektors sein, bestehend aus mehreren Zuständen, wechselwirkend mit neuen Kräften und Strahlungsquanten - mit Konsequenzen für die Kosmologie, für Experimente, die sich auf die Detektion von DM spezialisieren und für Teilchenbeschleuniger, wie der Large Hadron Collider (LHC). Unsere Gruppe untersucht Szenarien jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik und konfrontiert diese mit den Daten und Vorhersagen der direkten Detektionsexperimente überprüft sie auf deren kosmologische Konsistenz und hält Ausschau nach astrophysikalischen Signaturen, und testet sie gegen die Resultate am LHC Teilchenbeschleuniger. Diese Aktivitäten werden von J. Pradler geleitet. 

Ein weiterer Fokus liegt in technischen Berechnungen experimenteller Signaturen neuer Physik am LHC und an einem zukünftigen Linearbescheuniger. Diese Aktivitäten werden von H. Eberl geleitet und behandeln vorrangig supersymmetrische Szenarien sowie Prozesse mit einer erweiterten Anzahl an Higgs Teilchen. Symmetrien spielen in der modernen Physik eine zentrale Rolle, da sich in ihnen die Grundprinzipien der Natur manifestieren. Die größte mögliche Symmetrie der Naturgesetze wird Supersymmetrie genannt. Sie ist eine Symmetrie zwischen Materieteilchen und Kräfteteilchen  und bietet eine Möglichkeit das Standardmodell in eine größere, umfassendere Theorie einzubetten. Die experimentelle Suche nach Supersymmetrie bzw. nach neuer Physik allgemein bleibt die zentrale Aufgabe der LHC Experimente. 

Studien zur dunklen Materie werden derzeit durch das "New Frontiers Program" der österreichischen Akademie der Wissenschaften gefördert. Die Tätigkeitsberichte finden Sie hier 20172016, 2015, 2014.


Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen