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.
  
• Direct measurement of the 7Be solar neutrino flux with 192 days of Borexino data. PRL 101, 091302 (2008)
  Borexino collab.
  
• 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.
  
• Vector inflation. JCAP 0806, 009 (2008)
  A. Golovnev, V. Mukhanov, V. Vanchurin
  
• Commissioning run of the CRESST-II Dark Matter search. Astroparticle Physics 31, 270 (2009)
  CRESST collaboration (G. Angloher et al.)
  
• Decaying Dark Matter and the PAMELA anomaly. JCAP 2, 21 (2009)
  A. Ibarra, D. Tran
  
• Delayed neutrino-driven supernova explosions aided by the standing accretion-shock instability. ApJ 694, 664 (2009)
  A. Marek, H.-T. Janka
  
• 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.)
  
• Discrete sources as the origin of the Galactic X-ray ridge emission. Nature 458, 1142 (2009)
  M. Revnivtsev et al.
  
• Minor mergers and the size evolution of elliptical galaxies. ApJL 699, 178 (2009)
  T. Naab, P. H. Johansson, J. P. Ostriker
  
• New measurement of the 60Fe half-life. PRL 103, 072502 (2009)
  G. Rugel et al.
  
• Proton-driven plasma-wakefield acceleration. Nature Phys. 5, 363 (2009)
  A. Caldwell, K. Lotov, A. Pukhov, F. Simon
  
• 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
  
• Substructures in hydrodynamical cluster simulations. MNRAS 399, 497 (2009)
  Dolag, K., Borgani, S., Murante, G., Springel, V.
  
• The String Hunter's Companion. Nucl. Phys. B808, 139 (2009)
  D. Lüst, S. Stieberger, T. Taylor
  
• Update of D3/D7-brane inflation on K3 xT2. Nucl. Phys. B806, 103 (2009)
  M. Haack, R. Kallosh, A. Krause, A. Linde, D. Lüst
  
• A correlation between central supermassive black holes and the globular cluster systems of early-type galaxies. ApJ 720, 516 (2010)
  A. Burkert, S. Tremaine
  
• Black holes and large N species solution to the hierarchy problem. Fortsch. Phys. 58, 528 (2010)
  G. Dvali
  
• 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.
  
• Measurement of CP asymmetries in B0 ® K0 p0 decays. PRD 81, 011101 (2010)
  Belle Collaboration (M. Fujikawa, et al.)
  
• 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.)
  
• 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.
  
• T-duality and closed string non-commutative (doubled) geometry. JHEP 1010, 084 (2010)
  D. Lüst
  
• The Galactic Center massive black hole and nuclear star cluster. Rev. Mod. Physics 82, 3121 (2010)
  Genzel, R., Eisenhauer, F., Gillessen, S.
  
• (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.)
  
• 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.
  
• Light Dark Matter in the singlet-extended MSSM. Phys. Lett. B695, 169 (2011)
  R. Kappl, M. Ratz, M. W. Winkler
  
• 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.)
  
• Realisation of a gravity-resonance-spectroscopy technique. Nature Physics 7, 468 (2011)
  T. Jenke, P. Geltenbort, H. Lemmel, H. Abele
  
• 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.)
  
• Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation. ApJS 192, 18 (2011)
  Komatsu, E., Smith, K.M., et int, Wright, E. L.
  
• The Supersymmetric Higgs sector and B-Bbar mixing for large tan. PRD 84, 034030 (2011)
  M. Gorbahn, S. Jager, U. Nierste, S. Trine
  
• 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.
  
• 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.
  
• 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.
  
• Black hole's quantum n-portrait. Fortsch. Phys. 61, 742 (2013)
  Dvali, G., Gomez, C.
  
• 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.
  
• 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.
  
• 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.
  
• Rise and fall of radio haloes in simulated merging galaxy clusters. MNRAS 429, 3564 (2013)
  Donnert, J., Dolag, K., Brunetti, G., Cassano, R.
  
• Top quark mass measurements at and above threshold at CLIC. Eur. Phys. J. C73, 2530 (2013)
  Seidel, K., Simon, F., Tesar, M., Poss, S.
  
• Are both BL Lacs and pulsar wind nebulae the astrophysical counterparts of IceCube neutrino events? MNRAS 443, 474 (2014)
  Padovani, P., and Resconi, E.
  
• Cosmology with Mimetic Matter. JCAP 1406, 017 (2014)
  Chamseddine, A., Mukhanov, V., Vikman, A.
  
• Fastlim: a fast LHC limit calculator. Eur. Phys. J. C74, 3163 (2014)
  Papucci, M., Sakurai, K., Weiler, A., Zeuneet, L.
  
• 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
  
• Observation of High-Energy Astrophysics Neutrinos in Three Years of IceCube Data. Phys. Rev. Lett. 113, 101101 (2014)
  IceCube Collaboration
  
• Properties of galaxies reproduced by a hydrodynamic simulation. Nature 509, 177 (2014)
  Vogelsberger, M., Genel, S., et int, Hernquist, L.
  
• Search for Majorana neutrinos with the first two years of EXO-200 data. Nature 510, 229 (2014)
  J.B. Albert et al.
  
• 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.)
  
• 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.
  
• 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.
  
• 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.
  
• 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.
  
• 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.
  
• 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
  
• 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.
  
• 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.)
  
• The link between disc dispersal by photoevaporation and the semimajor axis distribution of exoplanets. MNRAS 450, 3008 (2015)
  Ercolano, B., Rosotti, G.
  
• 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.
  
• 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.)
  
• Cosmological Constraints from Galaxy Clusters in the 2500 square-degree SPT-SZ Survey. ApJ 832, 95 (2016)
  SPT Collaboration (de Haan, T., et al.)
  
• Gravitational Black Hole Hair from Event Horizon Supertranslations. JHEP 1606, 088 (2016)
  Averin, A., Dvali, G., Gomez, C., Lüst, D.
  
• 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.
  
• Leptogenesis from Oscillations of Heavy Neutrinos with Large Mixing Angles. JHEP, 1612, 150 (2016)
  Drewes, M., Garbrecht, B., Gueter, D., Klaric, J.
  
• 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.)
  
• Next generation cosmology: constraints from the Euclid galaxy cluster survey. MNRAS 459, 1764 (2016)
  Sartoris, B., Biviano, A., et int, Viana, P. T. P.
  
• 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.
  
• Planck 2015 results. XXIV. Cosmology from Sunyaev-Zeldovich cluster counts. A&A 594, A24 (2016)
  Planck Collaboration (Ade, P. A. R., et al.)
  
• Quantum Chromodynamics” appeared in "Review of Particle Physics. Chin. Phys. C40 (2016) no.10, 100001
  Bethke, S., Dissertori, G, Salam, G.P.
  
• Recent developments in bimetric theory. J. Phys. A49,183001 (2016)
  Schmidt-May, A., von Strauss, M.
  
• Results on light Dark Matter particles with a lowthreshold CRESST-II detector. Eur. Phys. J. C76, 25 (2016)
  CRESST Collaboration (Angloher, G., et al.)
  
• 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.
  
• 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.
  
• A Large Ungated TPC with GEM Amplification. Nucl. Instrum. Meth. A869, 180-204 (2017)
  Berger, M., Ball, M., Fabbietti, L., et int
  
• A web portal for hydrodynamical, cosmological simulations. Astronomy & Computing, 20, 52 (2017)
  Ragagnin, A., Dolag, K., Biffi, V, et int
  
• Antideuterons in cosmic rays: sources and discovery potential. JCAP 1702, 018 (2017)
  Herms, J., Ibarra, A., Vittino, A., Wild, S.
  
• Background free search for neutrinoless double beta decay with GERDA Phase II. Nature 544, 47 (2017)
  Gerda Collaboration (Agostini, M., et al.)
  
• Charged Composite Scalar Dark Matter. JHEP 1711, 094 (2017)
  Balkin, R., Ruhdorfer, M., Salvioni, E., Weiler, A.
  
• Chemodynamical modelling of the galactic bulge and bar. MNRAS 470, 1233 (2017)
  Portail, M., Wegg, C., Gerhard, O., Ness, M.
  
• Connecting blazars with ultrahigh-energy cosmic rays and astrophyiscal neutrinos. MNRAS 468, 597 (2017)
  Resconi, E.,Coenders, S.,Padovani,P.,Giommi,P.,Caccianiga, L.
  
• Dielectric Haloscopes: A New Way to Detect Axion Dark Matter. Phys. Rev. Lett. 118, no.9, 091801 (2017)
  MADMAX Working Group (Caldwell, A., et int)
  
• Enhanced production of multi-strange hadrons in high-multiplicity proton-proton collisions. Nature Physics 13, 535 (2017)
  ALICE Collaboration (Adam, J, et al.)
  
• First light for GRAVITY: Phase referencing optical interferometry for the Very Large Telescope Interferometer. A&A 602, 94 (2017)
  Gravity Collaboration (Abuter, R., et al.)
  
• First-time detection of VHE gamma rays MAGIC from a direction consistent with the recent EHE neutrino event IceCube-170922A. ATel #10817
  MAGIC Collaboration (Mirzoyan, R., et al.)
  
• H0LiCOW - V. New COSMOGRAIL time delays of HE 0435-1223: H0 to 3.8 per cent precision from strong lensing in a flat ΛCDM model. MNRAS 465, 4914 (2017)
  Bonvin, V., Courbin, F., et int, Spinello, C.
  
• LMC Blue Supergiant Stars and the Calibration of the Flux-weighted Gravity-Luminosity Relationship. AJ 154, 102 (2017)
  Urbaneja, M. A., Kudritzki, R.-P., et int, Przbylla, N.
  
• Measurement of the lepton polarization and R(D∗) in the decay B¯→D∗. Phys. Rev. Lett. 118, 211801 (2017)
  Belle collaboration
  
• Neutron-star radius constraints from GW170817 and future detections. ApJL 850, L34 (2017)
  Bauswein, A., Just, O., Janka, H.- Th., Stergioulas, N.
  
• Search for annihilating Dark Matter in the Sun with 3 years of IceCube data. Eur. Phys. J. C77, 146 (2017)
  IceCube Collaboration (Aartsen, M. et al.)
  
• Search for Neutrinos from Dark matter Self-Annihilations in the Center of the Milky Way with 3 years of IceCube/DeepCore. Eur. Phys. J. C77, 627 (2017)
  IceCube Collaboration (Aartsen, M. G., et al.)
  
• Stellar Absorption Line Analysis of Local Star-forming Galaxies: The Relation between Stellar Mass, Metallicity, Dust Attenuation, and Star Formation Rate. MNRAS 470, 1233 (2017)
  Zahid, H. J., Kudritzki, R.-P., Conroy, C., Andrews, B., Ho, I.
  
• Strongly baryon-dominated disk galaxies at the peak of galaxy formation ten billion years ago. Nature 543, 397 (2017)
  Genzel, R., Förster Schreiber, N. M., et int, Wilman, D.
  
• Strongly baryon-dominated disk galaxies at the peak of galaxy formation ten billion years ago. Nature 543, 397 (2017)
  Genzel, R., Förster, N., et int, Wilman, D.
  
• The clustering of galaxies in the completed SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Cosmological implications of the configuration-space clustering wedges. MNRAS 464, 1640 (2017)
  Sanchez, A., Scoccimarro, R., et int, Zhao, G.
  
• Top-quark mass measurement in the all-hadronic top anti-top decay channel at sqrt{s}=8 TeV with the ATLAS detector. JHEP 1709, 118 (2017)
  ATLAS collaboration (Aaboud, M. et al.)
  
• Weak-lensing mass calibration of redMaPPer galaxy clusters in Dark Energy Survey Science Verification data. MNRAS 469, 4899 (2017)
  Melchior, P., Grün, D., McClintock, T., et int
  
• ν-cleus experiment: A gram-scale fiducial-volume cryogenic detector for the first detection of coherent neutrino-nucleus scattering. Eur. Phys. J. C77, 506 (2017)
  Strauss, R., Rothe, J., et int, Stodolsky, L.
  
• Search for Neutrinoless Double-Beta Decay with the Upgraded EXO-200 Detector. Phys. Rev. Lett. 120, 072701 (2018)
  Albert, J.B., Anton, G., et int, Ziegler, T.
  
• Electric dipole moments of atoms, molecules, nuclei, and particles. Rev.Mod.Phys. 91 (2019) no.1, 015001
  T. Chupp, P. Fierlinger, M. Ramsey-Musolf, J. Singh