En la última entrada (Post o publicación), hablábamos de los diversos rubros que podrían ser claves en la próxima década, hablando desde el punto de vista de la cosmología y la física fundamental. Algunas de las actividades clave que podrían ser esenciales son:
Inflación y aceleración.
• Medir la amplitud de las fluctuaciones escalares iniciales a través de las escalas observacionales accesibles por las medidas de la polarización del CMB en modo-E (Similar al campo eléctrico, puede deberse perturbaciones escalares o tensoriales), el LSS de las Galaxias y fluctuaciones en el medio intergaláctico.
• La búsqueda de ondas gravitatorias de longitud ultra-larga a través de mediciones de la polarización del CMB en modo B (Similar al campo magnético, puede deberse a perturbaciones de un tensor o vector único), alcanzando la sensibilidad para la relación tensor-escalar en el nivel establecido por el primer plano astronómico. La detección de esas ondas gravitatorias podrían determinar la escala energética de la inflación.
• La búsqueda de modos de isocurvatura, condiciones iniciales no Guassianas y otras desviaciones de las fluctuaciones predichas por el modelo inflacionario más simple.
• Medir la curvatura del Universo a una precisión de 10-4, el límite establecido por las fluctuaciones.
• Determinar la historia de la aceleración cósmica por la medición de la relación distancia-desplazamiento hacia el rojo y el parámetro de Hubble con una precisión subporcentual sobre una amplia gama de desplazamientos al rojo.
• Determinar la historia del crecimiento de la estructura mediante la medición de la amplitud de la agrupación de la materia con una precisión subporcentual sobre una amplia gama de desplazamientos al rojo.
• Mejorar las mediciones que ponen a prueba la consistencia de varias constantes físicas y la validez de la relatividad general.
Materia Oscura
• Probar la dispersión de las secciones transversales de la materia oscura, con las búsquedas que exploran la mayor parte del espacio. Aunque una revisión de los métodos de laboratorio para la detección de materia oscura está fuera de mi alcance, el progreso en esta área (Así como los avances en el LHC) es fundamental para determinar las propiedades de la materia oscura.
• Llevar a cabo búsquedas indirectas de la materia oscura que prueben que la aniquilación de las secciones transversales de la interacción termal débil. La identificación de la señal del ‘arma humeante’ es esencial para la detección de los productos de materia oscura aniquilados por encima del fondo astronómico.
• Mejorar las restricciones astrofísicas sobre la densidad de la materia oscura y la estructura local en escalas subgalácticas para poner a prueba el paradigma de la materia oscura fría, sin colisiones y estable, y para buscar la evidencia de candidatos alternos de materia oscura. Estas observaciones astronómicas, en particular de las galaxias enanas, ayudará a optimizar las estrategias de búsqueda de materia oscura y será fundamental para determinar las implicaciones de las señales de materia oscura para las propiedades de sus partículas.
Neutrinos
• Desarrollar la sensibilidad para detectar y estudiar los neutrinos de ultra-alta-energía (UHE, Ultra-High-Energy) que pueden esperarse si el corte de energía de la radiación cósmica es debida a los protones ‘aniquilados’ en neutrinos y otras partículas. La detección de los flujos de neutrinos UHE arriba de lo esperado del mecanismo GZK (Greisen, Zatsepin y Kuzmin lo predijeron en 1966) podría ser la firma de un nuevo proceso de aceleración.
• Medición de la masa de los neutrinos a un nivel de 0.05 eV, el límite más bajo implícito por la mezcla de mediciones de neutrinos actuales, a través de sus efectos sobre el crecimiento de la estructura.
• Habilitar la medida de precisión de las ‘curvas de luz’ de neutrinos multisabores de una supernova galáctica.
• Mejorar las mediciones de la abundancia de los elementos ligeros en combinación con la teoría de la nucleosíntesis del Big Bang para poner a prueba las propiedades de los neutrinos y los modelos de materia oscura.
Ondas gravitatorias
• Detectar las ondas gravitatorias de las fusiones de las estrellas de neutrones y agujeros negros de masa estelar.
• Detectar las ondas gravitatorias de agujeros negros supermasivos a distancias cosmológicas.
• Alcanzar una relación de la medición de alta señal – ruido de las fusiones de los agujeros negros para poner a prueba la relatividad general en el campo fuerte, de régimen dinámico alto.
• Identificar las contrapartes electromagnéticas a las fuentes de ondas gravitatorias.
• Abrir una ventana totalmente nueva en el Universo, con el potencial para revelar nuevos fenómenos en la escala astrofísica estelar u otras áreas no anticipadas.
Teoría
• Avanzar en el trabajo teórico que proporciona la base para el enfoque empírico a través del desarrollo de métodos, diseño de experimentos, cálculo de efectos sistemáticos y análisis estadístico.
• Avanzar en el trabajo teórico que proporciona la interpretación de los resultados empíricos en términos de modelos físicos subyacentes.
• Expandir las fronteras de la teoría de exploración, lo cual puede dar lugar a ideas innovadoras para abordar los profundos misterios de la cosmología y la física fundamental.
CMB Polarization.
The Next key toward the Origin of the Universe
The Hubble Parameter and the age of the Universe
Djapo Haris
The GZK Mechanism
Shigeru’s Homepage
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