Weaker than the Weak Interaction: Dark Matter and Sterile Neutrinos in Theoretical Extensions of the Standard Model

• Applicant: Professor Dr. Joachim Kopp
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2013 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 246162229

Das Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, unser theoretisches Verständnis sehr schwach wechselwirkender Teilchen - insbesondere dunkler Materie und steriler Neutrinos - durch die Interpretation neuer experimenteller Resultate und die Entwicklung darauf basierender theoretischer Modelle zu verbessern. Im Bereich dunkle Materie wird unsere Arbeit auf neuen Daten aus der direkten Suche nach Streuung dunkler Materie an Atomkernen, aus indirekten astrophysikalischen Beobachtungen und aus Collider-Experimenten aufbauen. Wir werden untersuchen, in welcher Weise die Daten existierende Theorien der dunklen Materie einschränken, und wir werden neue Modelle entwickeln, um mögliche Inkompatibilitäten zu lösen. Falls während der Dauer des Projekts experimentelle Hinweise auf dunkle Materie gefunden werden, werden wir unsere Arbeit auf die theoretische Interpretation dieser Ergebnisse hin ausrichten. Wir werden bestehende und neue theoretische Modelle mit den Daten vergleichen und Strategien für Nachfolgeexperimente entwickeln.In der Neutrinophysik werden wir globale Fits experimenteller Daten durchführen, um den Einfluss neuer Ergebnisse auf den erlaubten Parameterraum steriler Neutrinos zu studieren. Wir werden dabei insbesondere den durch mehrere experimentelle Anomalien motivierten Parameterbereich betrachten. Wir werden untersuchen, in welcher Weise leichte sterile Neutrinos in theoretische Erweiterungen des konvetionellen 3-Flavor-Modells der Neutrinos eingebettet werden können. Des Weiteren werden wir theoretische Modelle entwickeln, die das Potential haben, sowohl die dunkle Materie im Universum als auch die Neutrinooszillationsanomalien zu erklären.

• DFG Programme: Research Grants