Sub-systems and Correlations in Cosmology and Particle Physics

宇宙学和粒子物理学中的子系统和相关性

基本信息

  • 批准号:
    1719991
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-15 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This grant funds the research activities of Professor Sarah Shandera at The Pennsylvania State University.By observing cosmological phenomena, physicists study the fundamental forces (including gravity) across many orders of magnitude in energy scale. In this way, and thanks to complementarity with terrestrial collider experiments, numerous successes in our understanding of the universe have been achieved. Unfortunately, the most puzzling cosmological phenomena are those that we cannot easily explore with colliders, including dark energy and the physics of the Big Bang era. The fundamental energy scales involved in those cases make laboratory tests impossible for the foreseeable future. As part of her research activities, Professor Shandera will develop a framework for robust inference of the underlying physical laws that correctly accounts for the types of uncertainty inherent in, but not unique to, cosmology. Together with her graduate students, she will study theories of the very early universe where unobservable physics may add uncertainty to the model. She will study both classical and quantum aspects of the problem. These studies will advance the national interest by contributing to our understanding and discovery of physical law at a fundamental level. Professor Shandera will involve her graduate students in communicating methods and results from the study of the universe to the public through workshops for middle- and high-school students and teachers. More specifically, Professor Shandera will study systems in cosmology and particle physics where only a subset of stochastic or quantum-mechanical degrees of freedom are observationally accessible, and where that subsystem is coupled to unobserved modes. She will (1) explore how cosmic variance from coupling sub-Hubble modes to super-Hubble modes can affect inference about the inflationary era from upcoming observations of the polarization of the cosmic microwave background and large-scale structure surveys; (2) examine the quantum correlations in systems with long-short mode coupling and effective theories for short-wavelength modes with the long-wavelength modes traced out; and (3) use known issues and results from studies of multi-field inflation to explore effective theories for other quantum subsystems where the relevant unobserved modes need not be high-energy modes.
这笔赠款资助宾夕法尼亚州立大学萨拉·桑德拉教授的研究活动。通过观察宇宙学现象,物理学家研究能量尺度上多个数量级的基本力(包括重力)。 通过这种方式,由于与地面对撞机实验的互补,我们在理解宇宙方面取得了许多成功。 不幸的是,最令人费解的宇宙学现象是那些我们无法用对撞机轻易探索的现象,包括暗能量和大爆炸时代的物理学。 这些情况涉及的基本能量尺度使得在可预见的未来不可能进行实验室测试。 作为她研究活动的一部分,桑德拉教授将开发一个对基本物理定律进行稳健推理的框架,该框架可以正确解释宇宙学固有但并非独有的不确定性类型。 她将与她的研究生一起研究极早期宇宙的理论,其中不可观测的物理可能会增加模型的不确定性。 她将研究该问题的经典和量子方面。 这些研究将有助于我们从根本上理解和发现物理定律,从而促进国家利益。 桑德拉教授将通过面向中学生和教师的研讨会,让她的研究生向公众传播宇宙研究的方法和结果。更具体地说,桑德拉教授将研究宇宙学和粒子物理学中的系统,其中只有随机或量子力学自由度的子集是可观测到的,并且该子系统与未观测到的模式耦合。 她将(1)探索从亚哈勃模式到超哈勃模式耦合的宇宙方差如何影响根据即将到来的宇宙微波背景偏振观测和大规模结构调查对暴胀时代的推论; (2)研究长短模耦合系统中的量子相关性和短波长模的有效理论,并追踪出长波长模; (3)利用已知问题和多场膨胀研究的结果来探索其他量子子系统的有效理论,其中相关的未观测模式不必是高能模式。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of super-horizon modes on correlation functions during inflation
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Adhikari, Saroj;Deutsch, Anne-Sylvie;Shandera, Sarah
  • 通讯作者:
    Shandera, Sarah
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  • 作者:
    Suddhasattwa Brahma;S. Shandera
  • 通讯作者:
    Suddhasattwa Brahma;S. Shandera
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Shandera, Sarah;Agarwal, Nishant;Kamal, Archana
  • 通讯作者:
    Kamal, Archana
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  • 通讯作者:
    Mar

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