Suchen nach Axion-artigen Teilchen (Projekt ALP)

• Antragsteller: Professor Dr. Achim Denig, seit 2/2023; Professor Dr. Marc Vanderhaeghen
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458854507

Zwei-Photon-Fusions-Prozesse besitzen das Potential, als Entdeckungskanal für Axionen, Axion-artige Teilchen bzw. mehr generell für Dunkle-Sektor-Teilchen zu dienen. In den letzten Jahren wurde eine reichhaltige Phänomenologie für solche Teilchen entwickelt, was Grenzen im Parameterbereich aus der Astrophysik, Kosmologie sowie aus der Hadronen- und Collider-Physik nach sich gezogen hat. Das Projekt ALP hat sich zum Ziel gesetzt, nach ALP- und Dunkle-Sektor-Teilchen in einem weiten Energiebereich von einigen MeV bis in den GeV-Bereich bei BESIII, MAMI und MESA sowie an Hochenergie-Collider-Experimenten wie ATLAS zu suchen. Wir werden für den MESA-Energiebereich Suchstrategien basierend auf der Zwei-Lepton-Produktion am Nukleon für das vorgeschlagene X17-Teilchen ausarbeiten und somit die in verschiedenen Kernübergängen gesehenen Anomalien beleuchten. Bei dem A2-Experiment bei MAMI kann der außerordentlich große Datensatz von eta-Mesonen für Suchen nach neuen Teilchen genutzt werden. Die ALP-Suchen bei MAMI und MESA werden ergänzt durch entsprechende Untersuchungen bei BESIII, wo in den existierenden bzw. neuen Datensätzen der ALP-Strahlungsprozess untersucht werden wird. Weiterhin werden bei BESIII Machbarkeitsstudien für X17-Suchen durchgeführt werden. Schließlich werden auch am LHC ALP-Suchen in der Photon-Photon-Streuung stattfinden. Diese Suchen werden den Massenbereich von einigen GeV bis einigen 100 GeV abdecken.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5327: Photon-Photon-Wechselwirkungen innerhalb und jenseits des Standardmodells - vollständige Nutzung des Entdeckungspotentials von MESA bis hin zum LHC
• Internationaler Bezug: Polen
• Mitverantwortliche: Dr. Kristof Schmieden; Professor Dr. Matthias Schott
• Kooperationspartner: Professor Dr. Henryk Czyz
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Lena Heijkenskjöld, Ph.D., bis 1/2023