elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

White Paper #1: Fundamental Physics

Bassi, Angelo und Cacciapuoti, Luigi und Capozziello, Salvatore und Dell’Agnello, Simone und Diamanti, Eleni und Giulini, Domenico und Iess, Luciano und Jetzer, Philippe und Joshi, Siddarth K. und Landragin, Arnaud und Le Poncin-Lafitte, Christophe und Rasel, Ernst und Roura, Albert und Salomon, Christophe und Ulbricht, Hendrik (2021) White Paper #1: Fundamental Physics. European Space Agency (ESA). [sonstige Veröffentlichung]

[img] PDF
1MB

Offizielle URL: https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Research/The_SciSpacE_White_Papers

Kurzfassung

The Standard Model (SM) of particle physics and General Relativity (GR) are the two pillars of our current understanding of Nature. Both theories have been probed individually with ever increasing precision and are consistent with nearly all experimental observations. However, they fail to explain dark matter, dark energy, or the imbalance between matter and anti-matter in the universe. Yet, dark matter and dark energy represent 95% of the energy content of our universe while known matter (atoms, molecules) amounts to only 5%. Today, dark matter and dark energy have an unknown origin and there is a great deal of experimental and theoretical activity to solve this puzzle. In summary, the clustering of large-scale structure and the accelerated behaviour of cosmic fluid could be addressed whether finding out new (unknown) forms of matter or assuming that gravity behaves in different ways at infrared scales. Furthermore, the lack of a self-consistent theory of Quantum Gravity prevents the unification of SM and GR at ultraviolet scales. This is one of the biggest challenges that theoretical physics is facing today. String theory or loop quantum gravity are good candidates to solve this puzzle and interestingly both of them foresee violations of the Einstein's Equivalence Principle. With that respect the Einstein's Equivalence Principle assumes a central role in the search for a quantum theory of gravity. The open problems in fundamental physics investigated in this white paper are: (i) Validity of the Einstein's Equivalence Principle; (ii) Origin and nature of dark matter and dark energy; (iii) Decoherence and collapse models in quantum mechanics; (iv) Quantum many-body physics. They will be addressed from different research corners and with different experimental methods: (i) Ultracold atoms; (ii) High stability and accuracy atomic clocks; (iii) Matter-wave interferometry; (iv) Classical and quantum links. The cosmos is a particularly attractive laboratory as it provides particles (cosmic rays) or objects (black holes, neutron stars) which are not produced in manmade laboratories. Space is also an excellent environment for high precision physics as the absence of atmosphere or drag-free satellites provide unique observation opportunities. For instance the MICROSCOPE mission has taken advantage of extremely long free-fall conditions in Earth orbit to set the record in testing the Equivalence Principle beyond what has been possible on Earth. Large velocity, velocity variations and large variation of the gravitational potential are accessible on board a spacecraft, thus providing wide signals for testing GR. Finally, the huge free propagation distances available in space provide very long baselines to test the spacetime metric with high performance links both classical and quantum.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/185909/
Dokumentart:sonstige Veröffentlichung
Titel:White Paper #1: Fundamental Physics
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bassi, AngeloNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cacciapuoti, LuigiEuropean Space AgencyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Capozziello, SalvatoreNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dell’Agnello, SimoneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Diamanti, EleniNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giulini, DomenicoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iess, LucianoDepartment of Engineering, Sapienza University of RomeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jetzer, PhilippeInst. Theor. Physics, ETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Joshi, Siddarth K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Landragin, ArnaudSYRTE, Observatoire de ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Le Poncin-Lafitte, ChristopheParis Observatory, Système de Référence Temps Espace, ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rasel, ErnstInstitut für Quantenoptik, Leibniz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roura, AlbertAlbert.Roura (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8049-8982NICHT SPEZIFIZIERT
Salomon, ChristopheLaboratoire Kastler Brossel, CNRS, Sorbonne Université, ENS-PSL Université, Collège de FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ulbricht, HendrikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Dezember 2021
Erschienen in:ESA SciSpacE White Papers
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Seitenanzahl:59
Verlag:European Space Agency (ESA)
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fundamental physics, Einstein's Equivalence Principle, Dark matter, Dark energy, Decoherence and collapse models in quantum mechanics, Quantum many-body physics, Ultracold atoms, Atomic clocks, Atom interferometry, Matter-wave interferometry, Classical and quantum optical links.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Q-GRAV – Schnittstelle Quanten und Gravitation
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Hinterlegt von: Roura, Dr. Albert
Hinterlegt am:28 Mär 2022 10:07
Letzte Änderung:03 Apr 2022 12:28

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.