Izvor nevtrinskih mas: od trkalnikov do gravitacijskih valov

Predlog NuPhaseGW obravnava dva glavna izziva v temeljni znanosti o osnovnih interakcijah: iskanje nove fizike na trkalnikih in natančna karakterizacija faznih prehodov prvega reda in nastalih gravitacijskih valov (GW). Ti dve temi sta v ospredju trenutnega zanimanja in bosta obravnavani hkratno, z vzpostavljanjem in poudarjanjem medsebojnih povezav znotraj teoretičnih okvirov, ki jih motivira obstoj nevtrinskih mas. Takšne interdisciplinarne študije med visokoenergijskimi trkalniki in kozmologijo, so izjemne in NuPhaseGW bo dvignil raven raziskav na obeh področjih s predlaganjem in dopolnjevanjem novih in izvirnih idej. Vsaka tema ima poseben delovni paket: WP1 za trkalnike in WP2 za kozmologijo. Teme v WP1 so nadaljno ločene na študije o trenutnih iskanjih in prizadevanjih v LHC in na prihodnje trkalnike (ena naloga za leptonske in druga za hadronske stroje). Projekt NuPhaseGW bo izkoristil obstoječe strokovno znanje in zagotovil nov vpogled v fiziko nevtrinskih mas na LHC ter podrobno preučil možnosti za prihodnje trkalnike. Nekateri predlagani signali so edinstveni bodisi zaradi večje svetilnosti, čistega okolja pri leptonskih trkalnikih, bodisi zaradi povečane energije in večjega dosega 100 TeV naprav. V okviru projekta NuPhaseGW bo medsebojno delovanje med iskanji na trkalnikih in faznimi prehodi/proizvodnjo GW vzpostavljeno v okviru teorij nevtrinskih mas. Ekipa Nemevška in sod. je ustvarila izvirno, robustno in splošno uporabno orodje FindBounce, ki ga skupnost že uporablja pri izračunih faznih prehodov. Ta pristop se bo nadalje posplošil za popravke na eni zanki. Na podlagi strokovnega znanja Nemevška in sod. bo projekt s tem okrepil teoretično podlago faznih prehodov, motiviranih z nevtrinskimi masami, in uvedel novo dobo natančnosti in zanesljivosti za izračun razpadne širine lažnega vakuuma in s tem nadaljnih napovedi GW spektrov. Drug zanimiv pojav, ki ga bomo raziskali, je neobnovitev simetrije pri visokih temperaturah. To je nekoliko nekonvencionalno in zelo neintuitivno obnašanje nekaterih fizikalnih sistemov. Projekt ima pet ločenih in karakterističnih ciljev. Vsak je podrobno opisan, vmesni koraki pa razčlenjeni za lažje in jasnejše načrtovanje. Ti cilji so zahtevni in ambiciozni, naš cilj pa je doseči vrsto izjemnih rezultatov. Kljub temu so realistični in bodo obravnavani v sodelovanju z izkoriščanjem obstoječe obsežne mreže mednarodnih sodelavcev, ki se bodo z izvajanjem posebnih nalog pridružili predvidenemu delu. Projekt NuPhaseGW naj bi prinesel izjemne rezultate, ki bodo objavljeni v zelo vidnih revijah in predstavljeni na mednarodnih dogodkih. Skupino NuPhaseGW sestavljajo PI Doc. Dr. Miha Nemevšek in mladi raziskovalec Marco Matteini, Prof. Borut Bajc, Prof. Jernej Fesel Kamenik, prof. Nejc Košnik in Prof. Saša Prelovšek. Člani ekipe imajo veliko strokovnega znanja s področja fizike BSM, od teorij velikega poenotenja, fizike nevtrinov, temne snovi in konformnih teorij. Imajo izjemno zgodovino prelomnih rezultatov, ki so pomembno prispevali k področju, ustvarili nove poti, okrepili teoretično razumevanje, motivirali in pomagali pri eksperimentalnih iskanjih. Imajo tudi odlične izkušnje pri mentorstvu in usmerjanju mlajših raziskovalcev na našem področju, kar jim daje možnosti za odličnost in hiter začetek ter nadaljni karierni razvoj. Projekt bo potekal na oddelku za teoretično fiziko Instituta Jožef Stefan. Člani ekipe bodo imeli popolno upravno podporo in dostop do potrebnih računskih in komunikacijskih zmogljivosti. Imajo bogate izkušnje z vodenjem in izvajanjem raziskav ter izboljšanjem potencialnih tveganj, ki so v predlogu dobro opredeljena in obravnavana.