Anotace
Existuje mnoho důkazů o tom, že vesmír se z 25 % skládá z temné hmoty, pomalu se pohybujících částic, které slabě interagují s viditelnou hmotou, ale které lze jasně pozorovat díky jejich gravitačnímu působení. Navzdory velkému experimentálnímu úsilí a očekáváním nebyla temná hmota na Zemi detekována. Jedním z možných vysvětlení je, že částice temné hmoty jsou ultralehké a existují ve formě téměř koherentních makroskopických klasických vln, slabě interagujících útlých částic (Weakly-Interacting Slim Particles , WISP). Cílem nové akce COST Cosmic WISPers je zorganizovat teoretickou a experimentální práci potřebnou k jejich detekci a potvrzení tohoto scénáře. Akce se zatím zaměřuje na WISP se spinem 0 a 1. Žadatel jako první navrhl alternativní scénář, v němž mají WISP spin 2 a vznikají jako rozšíření teorie gravitace. Fenomenologie WISP se spinem 2 je zhruba podobná případům se spinem 0 a 1, ale v detailech se výrazně liší. Dosud zůstávají WISP se spinem 2 z velké části neomezené (ve smyslu jejich prostoru parametrů) a neprozkoumané. K akci přispějeme tím, že znovu analyzujeme, obnovíme a přepracujeme rozsáhlou síť astrofyzikálních a laboratorních hledání a testů, které jsou pro Akci vyvíjeny pro spin 0 a spin 1 WISP, aby pokryly i prostor parametrů nových spin 2 modelů. Tím se práce v rámci akce rozšíří tak, aby bylo dosaženo úplného pokrytí možných scénářů.
Budeme pracovat ve dvou paralelních proudech, astrofyzikálním (astro) a laboratorním (lab). V astro proudu budeme (1) určovat množství spin 2 WISP ve vesmíru v různých scénářích. Za tímto účelem zdokonalíme a přizpůsobíme stávající nástroje vyvinuté pro spin 0 a spin 1 WISP a prozkoumáme parametrickou rezonanci a rozpady topologických defektů jako nové způsoby generování všech bosonických WISP. Poté (2) vypočítáme toky astrofyzikálních fotonů v několika energetických pásmech od rentgenového záření přes gama až po ultravysoké energie, které vznikají přeměnou spinů 2 WISP na fotony v různých astrofyzikálních prostředích, jako je Gertsenshteinův jev v galaktických a kosmologických magnetických polích, přičemž využijeme nejpokročilejší simulace a modely astrofyzikální magnetizace. Nakonec (3) budeme hledat tyto fotony ve stávajících astrofyzikálních datech a vypracujeme prognózy pro budoucí experimenty. V laboratorním proudu budeme vyvíjet zřetězená zpracování pro analýzu dat (data-analysis pipelines) pro spin 2 WISP pro tři aplikace: (1) určíme, jaká stávající data o spinu 0 a spinu 1 lze reanalyzovat pro hledání spinu 2, a taková data analyzujeme; (2) identifikujeme v současnosti běžící experimentální skupiny, které bez úprav nebo s menšími úpravami mohou hledat i spin 2 WISP, navrhneme příslušné úpravy a připravíme se na analýzu dat; (3) navrhneme detekční techniky, které se specificky zaměří na spin 2 WISP díky jejich jedinečným vazbovým konstantám a geometrii.