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EXC 153:  Ursprung und Struktur des Universums

Fachliche Zuordnung Teilchen, Kerne und Felder
Astrophysik und Astronomie
Förderung Förderung von 2006 bis 2018
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 24799710
 
Erstellungsjahr 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Wie ist das Universum entstanden und woraus besteht es? Was treibt seine Entwicklung an? Wie entstanden die grundlegenden Bausteine, Galaxien, Sterne und Planeten? Wie entstanden die Elemente, aus denen wir bestehen? Das Verständnis dieser grundlegenden Fragen erfordert eine Synthese sehr unterschiedlicher Forschungsgebiete, von der Kern- und Teilchenphysik über die Astrophysik bis hin zur Kosmologie. Im Rahmen des 2006 gegründeten Exzellenzclusters "Origin and Structure of the Universe" haben mehr als 70 lokale Forschergruppen gemeinsam die Entstehung und Struktur des Universums untersucht. München/Garching mit seinen beiden Universitäten, vier MPIs und der ESO ist ein idealer Standort für ein solches Projekt, einzigartig in Europa und in Qualität, Breite und Produktivität von nur wenigen Standorten weltweit erreicht. UNIVERSE versammelte Forscher aus verschiedenen Disziplinen, um gemeinsam einige der tiefgründigsten und faszinierendsten Rätsel der Wissenschaft zu lösen. Es schuf neue nachhaltige Strukturen (MIAPP, C2PAP) und hervorragende wissenschaftliche Infrastruktur, zehn Professuren, startete neue Kooperationen und erhöhte die internationale Sichtbarkeit. Über ein Seed Money Schema wurden zahlreiche Entwicklungen initiiert, welche nun im Cluster ORIGINS weiter verfolgt werden (z.B. MADMAX axion search experiment, Teilchenphysik auf Nanosatelliten, hoch empfindliche EDM-Experimente, hochauflösende kosmische Struktursimulation). UNIVERSE verbesserte erheblich die Zusammenarbeit zwischen allen beteiligten Institutionen durch seine übergreifenden Forschungsprojekte und Datenanalysen sowie der Öffentlichkeitsarbeit. MIAPP überbrückte Institutionen und Bereiche und fungierte als Türöffner für internationale Kooperationen. Cluster-Wissenschaftler erzielten wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse und machten wichtige neue technische Entwicklungen. Sie entwickelten ein grundlegendes Verständnis von Supernova-Explosionen und stellarer Nukleosynthese, basierend auf neuen Erkenntnissen der Neutrinophysik, entdeckten eine junge Galaxienpopulation, beobachteten energiereiche Prozesse im galaktischen Zentrum und studierten die Bedeutung zentraler Schwarzer Löcher für die Galaxienentwicklung. Neue Erkenntnisse in der Teilchenphysik wurden durch die Inbetriebnahme des LHC mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens und Einschränkungen der Parameter für die Supersymmetrie gewonnen. Der erste Nachweis von solaren 7Be Neutrinos war ebenso spannend wie neue Ausschlussgrenzen bei der direkten Suche nach dunkler Materie mit CRESST. Teilchen- und Astrophysiker (ICECUBE/ESO) fanden erste Hinweise auf die Entstehung hochenergetischer kosmischer Neutrinos. Neue interdisziplinäre wissenschaftliche Kooperationen wurden aufgebaut, wie z.B. zwischen nuklearer Astrophysik und Teilchenphysik, mit gemeinsamer Datenanalyse und theoretischer Modellierung. Diese Zusammenarbeit führte auch zu einer umfassenden Öffentlichkeitsarbeit und zu einer eigenen Ausstellung im Deutschen Museum.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

  • IceCube observation of a high-energy neutrino candidate event. GCN circular #21916
    IceCube Collaboration (Kopper, C., and Erik Blaufuss, E.
  • Parametric Strong Gravitational Lensing Analysis of Abell 168. MNRAS 372, 1425 (2006)
    Halkola, A., Seitz, S., Pannella, M.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2006.10948.x)
  • Direct measurement of the 7Be solar neutrino flux with 192 days of Borexino data. PRL 101, 091302 (2008)
    Borexino collab.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.091302)
  • The influence of chemical composition on the properties of Cepheid stars. II. The iron content. A&A 488,731 (2008)
    Romaniello, M., Primas, F., et int, Lancey, C. D.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1051/0004-6361:20065661)
  • Vector inflation. JCAP 0806, 009 (2008)
    A. Golovnev, V. Mukhanov, V. Vanchurin
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1475-7516/2008/06/009)
  • Commissioning run of the CRESST-II Dark Matter search. Astroparticle Physics 31, 270 (2009)
    CRESST collaboration (G. Angloher et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2009.02.007)
  • Decaying Dark Matter and the PAMELA anomaly. JCAP 2, 21 (2009)
    A. Ibarra, D. Tran
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1475-7516/2009/02/021)
  • Delayed neutrino-driven supernova explosions aided by the standing accretion-shock instability. ApJ 694, 664 (2009)
    A. Marek, H.-T. Janka
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0004-637X/694/1/664)
  • Determination of the strong coupling s from hadronic event shapes with O( 3(s)) and resummed QCD predictions using JADE data. Eur. Phys. J. C64, 351 (2009)
    JADE Collaboration (S. Bethke et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-009-1149-1)
  • Discrete sources as the origin of the Galactic X-ray ridge emission. Nature 458, 1142 (2009)
    M. Revnivtsev et al.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature07946)
  • Minor mergers and the size evolution of elliptical galaxies. ApJL 699, 178 (2009)
    T. Naab, P. H. Johansson, J. P. Ostriker
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0004-637X/699/2/L178)
  • New measurement of the 60Fe half-life. PRL 103, 072502 (2009)
    G. Rugel et al.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/physrevlett.103.072502)
  • Proton-driven plasma-wakefield acceleration. Nature Phys. 5, 363 (2009)
    A. Caldwell, K. Lotov, A. Pukhov, F. Simon
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nphys1248)
  • Rare K and B decays in a warped extra dimension with custodial protection. JHEP 0903, 108 (2009)
    M. Blanke, A. J. Buras, B. Duling, K. Gemmler, S. Gori
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1126-6708/2009/03/108)
  • Substructures in hydrodynamical cluster simulations. MNRAS 399, 497 (2009)
    Dolag, K., Borgani, S., Murante, G., Springel, V.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2009.15034.x)
  • The String Hunter's Companion. Nucl. Phys. B808, 139 (2009)
    D. Lüst, S. Stieberger, T. Taylor
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.nuclphysb.2008.09.012)
  • Update of D3/D7-brane inflation on K3 xT2. Nucl. Phys. B806, 103 (2009)
    M. Haack, R. Kallosh, A. Krause, A. Linde, D. Lüst
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.nuclphysb.2008.07.033)
  • A correlation between central supermassive black holes and the globular cluster systems of early-type galaxies. ApJ 720, 516 (2010)
    A. Burkert, S. Tremaine
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0004-637X/720/1/516)
  • Black holes and large N species solution to the hierarchy problem. Fortsch. Phys. 58, 528 (2010)
    G. Dvali
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/prop.201000009)
  • Galaxy clusters selected with the Sunyaev-Zel'dovich effect from 2008 South Pole Telescope Observations. ApJ 722, 1180 (2010)
    Vanderlinde, K., Crawford, T. M., de Haan, T., Dudley, J. P., et al.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0004-637X/722/2/1180)
  • Measurement of CP asymmetries in B0 ® K0 p0 decays. PRD 81, 011101 (2010)
    Belle Collaboration (M. Fujikawa, et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevD.81.011101)
  • Observation of a JPC= 1-+ exotic resonance in diffractive dissociation of 190 GeV p- into p+p-p-. Phys. Rev. Lett. 104 241803 (2010)
    COMPASS collab. (Alekseev et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.241803)
  • Sub-luminous type Ia supernovae from the mergers of equal-mass white dwarfs with mass ~0.9 solar masses. Nature 463, 61 (2010)
    R. Pakmor et al.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature08642)
  • T-duality and closed string non-commutative (doubled) geometry. JHEP 1010, 084 (2010)
    D. Lüst
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/JHEP12(2010)084)
  • The Galactic Center massive black hole and nuclear star cluster. Rev. Mod. Physics 82, 3121 (2010)
    Genzel, R., Eisenhauer, F., Gillessen, S.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/RevMod-Phys.82.3121)
  • (2011) Limits on the production of the standard model Higgs boson in pp collisions at s√=7 TeV with the ATLAS detector. Eur. Phys. J. C 71 1728
    ATLAS Collaboration (G. Aad et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-011-1728-9)
  • Beta-decay half-lives of very neutron-rich Kr to Tc isotopes on the boundary of the r-process path: An indication of fast r-matter flow. PRL 106, 052502 (2011)
    S. Nishimura et al.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/physrevlett.106.052502)
  • Light Dark Matter in the singlet-extended MSSM. Phys. Lett. B695, 169 (2011)
    R. Kappl, M. Ratz, M. W. Winkler
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.physletb.2010.10.063)
  • Measurement of the top quark-pair production cross section with ATLAS in pp collisions at √s = 7 TeV. Eur. Phys. J. C71, 1577 (2011)
    ATLAS Collaboration (G. Aad et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-011-1577-6)
  • Realisation of a gravity-resonance-spectroscopy technique. Nature Physics 7, 468 (2011)
    T. Jenke, P. Geltenbort, H. Lemmel, H. Abele
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nphys1970)
  • Search for supersymmetry using final states with one lepton, jets, and missing transverse momentum with the ATLAS detector in √s = 7 TeV pp collisions.PRL 106, 131802 (2011)
    ATLAS Collaboration (G. Aad et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.131802)
  • Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation. ApJS 192, 18 (2011)
    Komatsu, E., Smith, K.M., et int, Wright, E. L.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0067-0049/192/2/18)
  • The Supersymmetric Higgs sector and B-Bbar mixing for large tan. PRD 84, 034030 (2011)
    M. Gorbahn, S. Jager, U. Nierste, S. Trine
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevD.84.034030)
  • A gas cloud on its way to the supermassive black hole to the galactic center. Nature 481, 51 (2012)
    Gillessen, S., Genzel, R., et int, Ott, T.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature10652)
  • Dark matter annihilations into two light fermions and one gauge boson: General analysis and antiproton constraints. JCAP 1204, 033 (2012)
    Garny, M., Ibarra, A., Vogl, S.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1475-7516/2012/04/033)
  • Physics of the Galactic Center Cloud G2, on Its Way toward the Supermassive Black Hole. ApJ, 750, 58 (2012)
    Burkert, A., Schartmann, M., A- lig., C.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0004-637X/750/1/58)
  • Black hole's quantum n-portrait. Fortsch. Phys. 61, 742 (2013)
    Dvali, G., Gomez, C.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/prop.201300001)
  • Measurement of the strong coupling S from the three-jet rate in e+e- - annihilation using JADE data. Eur. Phys. J. C73 (2013) no.3, 2332
    Schieck, J.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-013-2332-y)
  • Non-relativistic pair annihilation of nearly mass degenerate neutralinos and charginos I. General framework and S-wave annihilation. JHEP 1303, 148 (2013
    Beneke, M., Hellmann, C., Ruiz-Femenia, P.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/JHEP03(2013)148)
  • Phibss: Molecular Gas Content and Scaling Relations in z ~ 1-3 Massive, Main-sequence Star-forming Galaxies. ApJ 768, 74 (2013)
    Tacconi, L., Neri, R., Genzel, R., et int, Weiner, B.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0004-637X/768/1/74)
  • Rise and fall of radio haloes in simulated merging galaxy clusters. MNRAS 429, 3564 (2013)
    Donnert, J., Dolag, K., Brunetti, G., Cassano, R.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/sts628)
  • Top quark mass measurements at and above threshold at CLIC. Eur. Phys. J. C73, 2530 (2013)
    Seidel, K., Simon, F., Tesar, M., Poss, S.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-013-2530-7)
  • Are both BL Lacs and pulsar wind nebulae the astrophysical counterparts of IceCube neutrino events? MNRAS 443, 474 (2014)
    Padovani, P., and Resconi, E.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/stu1166)
  • Cosmology with Mimetic Matter. JCAP 1406, 017 (2014)
    Chamseddine, A., Mukhanov, V., Vikman, A.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1475-7516/2014/06/017)
  • Fastlim: a fast LHC limit calculator. Eur. Phys. J. C74, 3163 (2014)
    Papucci, M., Sakurai, K., Weiler, A., Zeuneet, L.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-014-3163-1)
  • High-Precision Predictions for the Light CP-Even Higgs Boson Mass of the Minimal Supersymmetric Standard Model. Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 141801
    T. Hahn, S. Heinemeyer, W. Hollik, H. Rzehak and G. Weiglein
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.141801)
  • Observation of High-Energy Astrophysics Neutrinos in Three Years of IceCube Data. Phys. Rev. Lett. 113, 101101 (2014)
    IceCube Collaboration
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.101101)
  • Properties of galaxies reproduced by a hydrodynamic simulation. Nature 509, 177 (2014)
    Vogelsberger, M., Genel, S., et int, Hernquist, L.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature13316)
  • Search for Majorana neutrinos with the first two years of EXO-200 data. Nature 510, 229 (2014)
    J.B. Albert et al.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature13432)
  • Search for Majorana neutrinos with the first two years of EXO-200 data. Nature 510, 229 (2014)
    EXO-200 Collaboration (Albert, J. B., et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature13432)
  • The automated computation of tree-level and nextto-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations. JHEP 1407, 079 (2014)
    Alwall, J., Frederix, R., et int, Zaro, M.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/JHEP07(2014)079)
  • Weak lensing analysis of SZ-selected clusters of galaxies from the SPT and Planck surveys. MNRAS 442, 1507 (2014)
    Grün, D., Seitz, S., Brimioulle, F., et int.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/stu949)
  • A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst. Nature 523, 189 (2015)
    Greiner, J., Mazzali, P. A., et int, Varela, K.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature14579)
  • Comprehensive nucleosynthesis analysis for ejecta of compact binary mergers. MNRAS, 448, 541 (2015)
    Just, O., Bauswein, A., Pulpillo, R.A., Goriely, S., and Janka, H.-T.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/stv009)
  • Connecting Angular Momentum and Galactic Dynamics: The Complex Interplay between Spin, Mass, and Morphology. ApJ 812, 29 (2015)
    Teklu, A., Remus, R.-S., Dolag, K., et int.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0004-637X/812/1/29)
  • Measurement of the branching ratio of ¯B→D(*)τ−¯ντ relative to ¯B→D(*)ℓ−¯νℓ decays with hadronic tagging at Belle. Phys. Rev. D92 (2015) no.7, 072014
    Belle Collaboration
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevD.92.072014)
  • Next-to-Next-to-Next-to-Leading Order QCD Prediction for the Top Antitop S-Wave Pair Production Cross Section Near Threshold in e+e-Annihilation. Phys. Rev. Lett. 115, 192001 (2015)
    Beneke, M., Kiyo,Y., et int, Steinhauser, M.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.192001)
  • Observation of a New Narrow Axial-Vector Meson a1(1420). Phys. Rev. Lett. 115, 8, 082001 (2015)
    COMPASS collab. (Adolph, C., R. Akhunzyanov, R., et int, Zink, A.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.082001)
  • The link between disc dispersal by photoevaporation and the semimajor axis distribution of exoplanets. MNRAS 450, 3008 (2015)
    Ercolano, B., Rosotti, G.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/stv833)
  • A new search for the atomic EDM of Xe-129 at FRM-II. Hyperfine Interact. 237, no.1, 95 (2016)
    Kuchler, F., Babcock, E., Burghoff, M., et int.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10751-016-1302-9)
  • Anisotropic Flow of Charged Particles in Pb-Pb Collisions at √ s N N = 5.02 TeV. Phys. Rev. Lett. 116, 132302 (2016)
    ALICE Collaboration (Adam, J., et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.132302)
  • Cosmological Constraints from Galaxy Clusters in the 2500 square-degree SPT-SZ Survey. ApJ 832, 95 (2016)
    SPT Collaboration (de Haan, T., et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.3847/0004-637X/832/1/95)
  • Gravitational Black Hole Hair from Event Horizon Supertranslations. JHEP 1606, 088 (2016)
    Averin, A., Dvali, G., Gomez, C., Lüst, D.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/JHEP06(2016)088)
  • Halo mass function: baryon impact, fitting formulae, and implications for cluster cosmology. MNRAS, 456, 2361 (2016)
    Bocquet, S., Saro, A., et int, Mohr, J. J.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/stv2657)
  • Leptogenesis from Oscillations of Heavy Neutrinos with Large Mixing Angles. JHEP, 1612, 150 (2016)
    Drewes, M., Garbrecht, B., Gueter, D., Klaric, J.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/JHEP12(2016)150)
  • Limits to Dark Matter annihilation cross-section from a combined analysis of MAGIC and Fermi-LAT observations of dwarf satellite galaxies. JCAP 1602, 039 (2016)
    MAGIC and Fermi-LAT Collaborations (Ahnen, M. L., et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1475-7516/2016/02/039)
  • Next generation cosmology: constraints from the Euclid galaxy cluster survey. MNRAS 459, 1764 (2016)
    Sartoris, B., Biviano, A., et int, Viana, P. T. P.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/stw630)
  • Physics of Core-Collapse Supernovae in Three Dimensions: A Sneak Preview. Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 66, 341 (2016)
    Janka, H.-Th., Melson, T., Summa, A.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-102115-044747)
  • Planck 2015 results. XXIV. Cosmology from Sunyaev-Zeldovich cluster counts. A&A 594, A24 (2016)
    Planck Collaboration (Ade, P. A. R., et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1051/0004-6361/201525833)
  • Quantum Chromodynamics” appeared in "Review of Particle Physics. Chin. Phys. C40 (2016) no.10, 100001
    Bethke, S., Dissertori, G, Salam, G.P.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1674-1137/40/10/100001)
  • Recent developments in bimetric theory. J. Phys. A49,183001 (2016)
    Schmidt-May, A., von Strauss, M.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/18/183001)
  • Results on light Dark Matter particles with a lowthreshold CRESST-II detector. Eur. Phys. J. C76, 25 (2016)
    CRESST Collaboration (Angloher, G., et al.)
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-016-3877-3)
  • The First Detections of the Key Prebiotic Molecule PO in Star-forming Regions. ApJ 826, 161 (2016)
    Rivilla, V. M., Fontani, F., et int, Cesaroni, R.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.3847/0004-637X/826/2/161)
  • The SILCC (SImulating the LifeCycle of molecular Clouds) project - II. Dynamical evolution of the supernova-driven ISM and the launching of outflows. MNRAS 456, 3432 (2016)
    Girichidis, P., Walch, S., et int, Baczynski, C.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/mnras/stv2742)
  • A Large Ungated TPC with GEM Amplification. Nucl. Instrum. Meth. A869, 180-204 (2017)
    Berger, M., Ball, M., Fabbietti, L., et int
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.05.027)
  • A web portal for hydrodynamical, cosmological simulations. Astronomy & Computing, 20, 52 (2017)
    Ragagnin, A., Dolag, K., Biffi, V, et int
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.ascom.2017.05.001)
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