Sieć naukowa w dziedzinie badań teoretycznych cząstki – astrofizyka – kosmologia 2006-2012

Sieci naukowej w dziedzinie badań teoretycznych Umowa o utworzeniu Sieci naukowej w dziedzinie badań teoretycznych cząstki – astrofizyka – kosmologia W dniu 17. października 2007 w Warszawie pomiędzy: 1. Uniwersytet Warszawski. Warszawa 2. Uniwersytet Jagielloński, Kraków 3. Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków 4. Uniwersytet Szczeciński, Szczecin 5. Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń 6. Instytut Problemów Jądrowych, Warszawa 7. Uniwersytet Łódzki, Łódź 8. Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin 9. Katolicki Uniwersytet Lubelski, Lublin 10. Uniwersytet Zielonogórski, Zielona Góra 11. Uniwersytet Wrocławski, Wrocław 12. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn 13. Uniwersytet Śląski, Katowice 14. Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, PAN, Warszawa została zawarta umowa następującej treści:

we współpracy z IPJ (Warszawa) i PAN. Zważywszy, że 1) inicjatywa utworzenia Sieci naukowej w dziedzinie badań teoretycznych cząstki – astrofizyka – kosmologia powstała 3 lipca 2006 r na spotkaniu zorganizowanym w Warszawie przez Wydział Fizyki UW we współpracy z IPJ (Warszawa) i PAN. 2) zawarto w lutym 2007 ,,Porozumienie o współpracy naukowej w dziedzinie badań teoretycznych Cząstki – Astrofizyka – Kosmologia” strony postanowiły utworzyć Sieć naukową w dziedzinie badań teoretycznych cząstki – astrofizyka – kosmologia, zwaną dalej Siecią, zachowując cele i zasady działania zawartego wcześniej Porozumienia, w skład której wchodzą następujące jednostki: Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski (Instytut Fizyki Teoretycznej) Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Jagielloński, Kraków (Centrum Astrofizyki) Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków Wydział Matematyczno-Fizyczny, Uniwersytet Szczeciński (Instytut Fizyki) Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń (Centrum Astronomii) Instytut Problemów Jądrowych, Warszawa Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Łódzki Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin (Instytut Fizyki) Wydział Filozofii, Katolicki Uniwersytet Lubelski, Lublin Wydział Fizyki i Astronomii, Uniwersytet w Zielonej Górze (Instytut Fizyki) Wydział Fizyki i Astronomii, Uniwersytet Wrocławski (Instytut Fizyki Teoretycznej i Instytut Astronomiczny) Wydział Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii, Uniwersytet Śląski, Katowice (Instytut Fizyki) Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, PAN, Warszawa

Celem działania Sieci jest: 1. Prowadzenie wspólnych polskich badań naukowych w nowej dziedzinie badań pogranicza fizyki cząstek elementarnych, astrofizyki i kosmologii, wykraczających poza zakres istniejących programów badawczych jednostek wchodzących w skład Sieci 2. Integracja i promocja teoretycznych badań naukowych w Polsce w tej dziedzinie 3. Koordynowanie rozwoju polskich badań z europejskimi ośrodkami naukowymi, między innymi przez udział w międzynarodowych instytucjach (ApPEC, ASPERA, ILIAS) i konferencjach naukowych 4. Rozpowszechnianie informacji o prowadzonych w ramach Sieci badaniach naukowych oraz popularyzacja najnowszych osiągnięć w tej dziedzinie.

Plan działania Sieci w latach 2008- 2012 obejmuje poza prowadzeniem wspólnych badań naukowych: Organizację pięciu ogólnopolskich sympozjów naukowych poświęconych badaniom pogranicza fizyki cząstek elementarnych, astrofizyki i kosmologii, w powiązaniu z planowanymi spotkaniami, organizowanymi przez Katedrę Cząstek i Oddziaływań Elementarnych, Wydział Fizyki UW, w ramach projektu europejskiego “Transfer of Knowledge Particle Physics and Cosmology: the Interface” Organizację w 2009 roku międzynarodowej konferencji naukowej Organizację ogólnopolskich warsztatów naukowych Organizację regionalnych seminariów naukowych dla młodych pracowników Rozpowszechnienie materiałów naukowych organizowanych konferencji i warsztatów

o przyznanie dotacji na finansowanie badań wspólnych Wniosek o przyznanie dotacji na finansowanie badań wspólnych Sieci naukowej w dziedzinie badań teoretycznych cząstki – astrofizyka – kosmologia w latach 2008 i 2009 Nazwa i adres jednostki naukowej Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki, Instytut Fizyki Teoretycznej, ul. Hoża 69, 00-681 Warszawa 0-22-628-33-96, FAX: 0-22-621-94-75 iftuw@fuw.edu.pl, www.fuw.edu.pl 2. Kierownik jednostki: Prorektor UW prof. dr hab. Wojciech Tygielski 3. Telefon: 0-22-55-20-000 fax: 0-22-55-24-029 e-mail: bip@uw.edu.pl, www: www.uw.edu.pl NIP: 525-001-12-66 , REGON: 000001258 Nazwa banku, nr rachunku Bank Millenium, nr konta: 12 11602202 00000000 60849173

Pomiary w akceleratorach i we Wszechświecie Zadanie 1 – Pomiary w akceleratorach i we Wszechświecie i ich konsekwencje dla badań teoretycznych Przykładowe tematy prac realizowanych w ramach zadania: a) Namagnesowana plazma a wielkoskalowe struktury Wszchświata b) Dynamika obiektów z ciemną materią c) Funkcja rozkładu halo ciemnej materii d) Modelowanie kinematyczne gromad galaktyk e) Relacja gęstość-prędkość i wyznaczanie parametru gęstości Wszechświata f) Kosmologiczne implikacje i testy niskoenergetycznych modeli cząstek elementarnych i supersymetrii Zespoły: CA UJ, CAMK, IPJ, IF UŚ oraz IFT UW.

Bariogeneza i leptogeneza, fizyka neutrin. Zadanie 2 – Bariogeneza i leptogeneza, fizyka neutrin. Przykładowe tematy prac realizowanych w ramach zadania: a) Termiczna i nietermiczna generacja asymetrii barionowej b) Bariogeneza przez leptogenezę c) Pochodzenie mas neutrin d) Neutrina jako źródło gorącej ciemnej materii Zespoły: IF UŚ, WF UWr oraz IFT UW.

Inflacja i niejednorodności mikrofalowego promieniowania tła Zadanie 3 – Inflacja i niejednorodności mikrofalowego promieniowania tła Przykładowe tematy prac realizowanych w ramach zadania: a) Inflacja w teorii strun b) Supersymetryczna inflacja c) Generowanie niejednorodności w inflacji wielopolowej d) Podgrzanie w modelach inflacyjnych e) Procesy powstawania struktur we wszechświecie f) Analiza pierwotnych perturbacji w teoriach będących rozszerzeniami Modelu Standardowego oddziaływań podstawowych. Zespoły: IPJ, IF UŚ, WF UZG, WMI UWM, OA UJ oraz IFT UW.

Ciemna materia i ciemna energia Zadanie 4 – Ciemna materia i ciemna energia Przykładowe tematy prac realizowanych w ramach zadania: a) Barionowa ciemna materia b) Supersymetryczna ciemna materia c) Gravitina jako ciemna materia d) Aksjony jako zimna ciemna materia e) Natura i pochodzenie ciemnej energii f) Kosmologia fantomowa g) Rozwiązanie problemu stałej kosmologicznej w modelach z dodatkowymi wymiarami h) fenomenologiczne modele kwintesencji w modelach fizyki oddziaływań podstawowych i) badanie niestandardowych kosmologii jako alternatywy dla ciemnej energii Zespoły: IPJ, IF UŚ, WF UZG, WMI UWM, IF USz, CAMK, WF KUL, IF UMCS oraz IFT UW.

Struktura czasoprzestrzeni Zadanie 5 – Struktura czasoprzestrzeni Przykładowe tematy prac realizowanych w ramach zadania: Kwantowe aspekty grawitacji i kosmologia kwantowa Kwantowa teoria pola w kappa-przestrzeni Minkowskiego c) Opis twistorowy strun i p-bran d) Opis powstawania i ewolucji struktur we Wszechswiecie za pomoca ścisłych metod teorii względności e) Ewolucja niesymetrycznych czarnych dziur f) Kosmologia we wspolrzednych konforemnie plaskich g) Dodatkowe wymiary i ich kompaktyfikacja Rozszerzone teorie grawitacji (w tym teorie zawierające oddziaływania z wyższymi pochodnymi) Supersymetria jako fundamentalna symetria przyrody i konsekwencje kosmologiczne jej naruszenia j) Kosmologia modularna (ewolucja pól modułów w supergrawitacji i teorii strun) k) Nieperturbacyjne potencjały pochodzące z kondensacji silnie oddziałujących fermionów l) Efektywne teorie pola z branami. Zespoły: IPJ, IF UŚ, WF UZG, WMI UWM, IF USz, IF UMCS, WF KUL, CAMK oraz IFT UW

Dociekania teoretyczne powinny doprowadzić do powstania modelu opisującego wszechświat składający się w ok. 72% z ciemnej energii, w 23% z ciemnej materii i w 4% z materii baronowej, wraz z formowaniem struktur inicjowanym przez adiabatyczne, prawie niezależne od skali odległości pierwotne fluktuacje o amplitudzie względnej rzędu 10-5. Obraz ten musi być w najbliższych latach uzupełniony głębszym teoretycznym zrozumieniem opisywanych zjawisk i związków między nimi. To z kolei wymaga harmonijnej współpracy kosmologów i fizyków zajmujących się teorią oddziaływań fundamentalnych. W szczególności teorie BSM powinny dostarczyć przekonującego wyjaśnienia mechanizmu inflacji, bariogenezy, ciemnej materii oraz ciemnej energii.

Stowarzyszenie polskich wykonawców w ramach tej Sieci stwarza im unikalną szansę na bliską współpracę z najlepszymi europejskim grupami zajmującymi się fizyką wczesnego wszechświata, a studentom i doktorantom udział w konferencjach i szkołach organizowanych przez konsorcjum. Tworzy to szansę na utworzenie w Polsce silnego kierunku badań w dziedzinie pogranicza kosmologii i fizyki oddziaływań podstawowych, który jest obecnie i zapewne pozostanie w dającej się przewidzieć przyszłości wiodącym kierunkiem przyrodniczych badań podstawowych nie tylko w perspektywie europejskiej ale i światowej.

The origin of our universe: Marie Curie Research Training Network ( HPRN-CT-2006-035863 ) The origin of our universe: Seeking links between fundamental physics and cosmology Coordinator: Subir Sarkar University of Oxford , UK Instytut Fizyki Teoretycznej          Uniwersytet Warszawski, POLAND

Jonathan Roberts, Oliver Eyton-Williams Universenet Staff Zygmunt Lalak Krzysztof Meissner Piotr Chankowski Bohdan Grzadkowski Jacek Pawelczyk Stefan Pokorski Krysztof Turzynski The Quest for Unification: Theory Confronts Experiment And Tools and Precision Calculations for Physics Discoveries at Colliders Maria Krawczyk Marek Olechowski Jan Kalinowski Janusz Rosiek Adam Falkowski ToK Jonathan Roberts, Oliver Eyton-Williams

Multi-field inflation – isocurvature perturbations

Roulette inflation

Simple inflation consistent with WMAP3 possible Summary Simple inflation consistent with WMAP3 possible in modular sector (with DSB scales) in matter sector (perhaps with retrofitted DSB scales) of 4d supergravities Tuning between the inflationary sector and stabilisation sector necessary In simple models inflation severely constrains post-inflationary vacuum Inflation in multi-field setup produces isocurvature perturbations Isocurvature perturbations can feed and modify significantly curvature perturbations Required flatness/softness of inflationary potentials is a version of the hierarchy problem

Simple inflation consistent with WMAP3 possible Summary and Outlook Simple inflation consistent with WMAP3 possible in modular sector (with DSB scales) in matter sector (perhaps with retrofitted DSB scales) of 4d supergravities Last modulus should be stabilised by a separate mechanism, eg by a D-term, which allows for separation of mass scales Tuning between the inflationary sector and stabilisation sector necessary In simple models inflation severely constrains post-inflationary vacuum Inflation in multi-field setup produces isocurvature perturbations Isocurvature perturbations can feed and modify significantly curvature perturbations Required flatness/softness of inflationary potentials is a version of the hierarchy problem