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| ESPERIMENTO PD51, RESPONSABILE: NICOLA BARTOLO |
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Argomento di indagine di questo progetto di ricerca e' la connessione tra la fisica delle alte energie e alcuni aspetti cruciali della cosmologia moderna, quali l'Inflazione nell'Universo primordiale e la natura della Materia Oscura (DM) e dell'Energia Oscura (DE). Particolare enfasi viene data alle misure presenti e future sull'anisotropia in temperatura e polarizzazione del fondo cosmico di radiazione alle microonde (CMB), all'analisi della struttura su grande scala dell'Universo (LSS) ed ai segnali indiretti di candidati di DM, rivelabili da futuri esperimenti.
Una lista sintetica degli argomenti trattati e' la seguente:
- INFLAZIONE: Modelli teorici, connessione con teorie con
extra-dimensioni e supersimmetria. Predizioni sulle proprieta' delle perturbazioni primordiali di densita' in termini della loro natura, spettro e statistica; ruolo delle onde gravitazionali e delle perturbazioni vettoriali secondarie per la produzione di polarizzazione del CMB, e per la generazione di campi magnetici primordiali.
- CMB: analisi di likelihood dei dati di anisotropia
in temperatura e polarizzazione per la determinazione dei parametri cosmologici e per la ricerca di non-Gaussianita' primordiali.
- LSS: analisi dei grandi surveys di galassie, dei
clusters di galassie, del mezzo intergalattico e della foresta Lyman-alpha ..., per la determinazione dei parametri cosmologici, con particolare enfasi alle proprieta' di DM e DE.
- DM: Predizioni teoriche di segnature indirette di
candidati di DM, in connesssione con esperimenti futuri (PAMELA, AGILE e GLAST).
Parte integrante dell'attivita' di PD51 e' inoltre il
`training' di giovani studenti e ricercatori verso attivita' di carattere astro-particellare, grazie ai corsi ed alle attivita' seminariali svolte presso la Scuola Normale Superiore di Pisa.
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| OBIETTIVI DELL'ESPERIMENTO PD51 |
INFLATION, DARK MATTER, AND THE LARGE-SCALE STRUCTURE
OF THE UNIVERSE
The goal of this research project is to investigate
the interconnection between particle physics and
crucial aspects of the standard Big-Bang cosmological
model. In particular, we are actively investigating aspects
of inflation in the Early Universe, the nature of dark matter
and dark energy. Particular emphasis is given to
the present-day and future observations of the Cosmic
Microwave Background (CMB) radiation, the study of the
Large-Scale Structure (LSS) of the Universe and the
indirect signatures of DM candidates coming from future experiments.
1) INFLATION: THEORETICAL PREDICTIONS AND OBSERVATIONAL TESTS
We investigate the testable predictions of
inflationary models of the early Universe and their
feedback on particle-physics models.
We focus on:
- inflationary models and particle-physics, with
particular emphasis on supersymmetry and theories with
extra-dimensions (brane-world);
- nature (adiabatic and/or isocurvature), statistics
(Gaussian or non-Gaussian) and spectral properties of
density perturbations produced by vacuum oscillations
during inflation; spectral properties of the stochastic
gravitational-wave background generated by quantum
fluctuations of the metric during inflation.
Observations of CMB anisotropies (both from present-day
and ongoing experiments, such as BOOMERanG, MAXIMA-I,
DASI, CBI, ARCHEOPS, WMAP, etc., and future ones, such as Planck),
as well as investigations of the LSS of the Universe from existing
and future large galaxy surveys (such as 2dF, SDSS, etc.) will
provide accurate determinations of cosmological parameters, including
those more relevant for particle-physics.
We focus on:
- CMB: determination of inflaton potential parameters
(slow-roll parameters via constraints on scalar and
tensor spectral indices, tensor/scalar ratio, etc...)
and study of possible signatures of physics beyond the
standard model (e.g. CP violation, primordial magnetic
fields, etc..)
- LSS: complementary tests coming from statistics of
large galaxy redshift surveys, analysis of galaxy
cluster datasets, study of Ly-alpha forest in quasar absorption spectra, etc..
2) DARK MATTER AND DARK ENERGY: ASTROPHYSICAL AND COSMOLOGICAL ASPECTS
We study the astrophysical and cosmological
properties of dark matter (DM) and dark energy; their
influence on the formation of structure (from galaxy
halos to LSS) and on CMB anisotropies.
We focus on:
- particle-physics properties of DM candidates as inferred from their distribution at different scales;
- DM distribution in galaxy halos and consequences
for DM search experiments;
- theoretical predictions of indirect signatures of
DM candidates, in connection with future experiments
such as PAMELA, AGILE and GLAST;
- cosmological and particle physics properties of dynamical dark energy models.
- alternative models of gravity and their impact on cosmological observables. |
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tel. +39 066840031 - fax +39 0668307924 - email: presidenza@presid.infn.it
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