Herausforderungen für das kosmologische Standardmodell in neueren kosmologischen Beobachtungen

• Antragsteller: Professor Dr. Luca Amendola
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415335479

Das Standardmodell der Kosmologie, das Lambda CDM-Modell, hat sich als äußerst effektiv bei der Beschreibung der Dynamik unseres Universums erwiesen. Hierbei wird die Anwesenheit einer fundamentalen Konstante Lambda in den Einsteinschen Feldgleichungen angenommen, die sich als gleichmäßig verteilte und zeitlich konstante Vakuumenergiedichte verhält und so den aktuellen Energieinhalt unseres Kosmos dominiert. Obwohl die kosmologische Konstante auf phänomenologischer Ebene gut funktioniert, ist sie auch der Ursprung einiger wichtiger theoretischer Rätsel, wie beispielsweise das alte, so genannte Problem der kosmologischen Konstante oder das Koinzidenzproblem. Außerdem haben erstaunliche Verbesserungen der uns zur Verfügung stehenden technologischen Mittel es in den letzten Jahren ermöglicht, einige Spannungen innerhalb des LCDM-Modells zu erkennen. Diese betreffen z.B. den Hubble-Parameter H_0 sowie sigma_8, das quadratisches Mittel der Massenfluktuationen auf Skalen von 8 h^{-1} Mpc. Kumulativ ist die Spannung mit LCDM auf einem größeren Niveau als 3 sigma: Dies stellt daher eine große Herausforderung für die Standardkosmologie dar. In einigen Jahren könnten diese Spannungen gelöst werden oder zu einem Durchbruch in unserem Verständnis führen. Dies zwingt uns, neue theoretische Landschaften zu betrachten.Dieses Projekt besteht darin, die phänomenologische Lebensfähigkeit solcher Landschaften zu untersuchen - vor allem jener Modelle, die ein dynamisches Vakuum oder Dunkle Energie vorhersagen, die sich bereits in früheren Untersuchungen zur Lösung einiger der oben genannten Spannungen als fähig erwiesen haben. Die Analyse wird eine Studie von massiven Neutrinos sowie deren potenzieller Entartung mit den dynamischen Dunkle-Energie-Komponenten sowie die mögliche Verbindung der inflationären und der heutigen Beschleunigung unseres Universums miteinschließen.Dieses Projekt soll A. Gomez-Valent mit einem Post-Doc-Stipendium für zwei Jahre unterstützen. Er war einer der ersten, der auf den kombinierten Effekt der Spannungen mit der Konkordanz-Kosmologie hinwieß, und verfügt über ein starkes Fachwissen bei der Analyse mehrerer, komplementärer kosmologischer Datensätze. Ich habe bereits eine wissenschaftliche Arbeit mit ihm veröffentlicht und bin daher zuversichtlich, dass er die richtige Person ist, um dieses Projekt zum erfolgreichen Abschluss zu bringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen