Me tunneme küllalt hästi osakesi, millest koosneme ise ja koosnevad meid ümbritsevad asjad. Kiirendites on leitud ka raskemaid osakesi nagu W ja Z bosonid, mida ennustas osakestefüüsika standardmudel. Standardmudel on töötanud uskumatult hästi: i-le pandi täpp peale Higgsi bosoni avastamisega LHC-s CERN-is. Kuid suurema osa universumi koostis on meile seni tundmata. Meie tavalisest barüonainest koosneb ainult 5% universumist. Ülejäänu on tumeaine ja tumeenergia.
Me ei tea siiani vastust mitmele fundamentaalsele küsimusele. Mis on tumeaine? Miks on ainet rohkem kui antiainet? Mis annab neutriinodele massi? Miks osakesi on kolm põlvkonda? Miks Higgsi boson on nii kerge? Neile küsimustele vastuseid otsides ehitavad kõrge energia teoreetikud mudeleid uute osakestega, mis standardmudelisse ei kuulu. Seejärel arvutavad nad välja nende mudelite ennustused ja signaalid, mida võib näha LHC kiirendis, tumeaine detektorites, kosmilistes kiirtes või gravitatsioonilainetes.
Mõistagi käib mudeliehitus käsikäes astrofüüsika ja kosmoloogiaga: kosmoses ja varajases universumis esineb aine ülikõrgetel temperatuuridel ja tihedustel, kus rasked – meile senitundmatud – osakesed võivad tekkida ja rolli mängida. Meil on teoreetilises osakestefüüsikas ja kõrge energia fenomenoloogias laialdased huvid. Uurime erinevaid tumeaine kandidaate aksiontumeainest nõrgalt interakteeruvate raskete osakeste (WIMP) ja ürgsete mustade aukudeni. Kuna tume sektor võib olla sama keeruline kui nähtav sektor, pakuvad meile huvi tumedad footonid ja mitme skalaarse osakesega tumedad sektorid. Käsitleme dünaamilist sümmeetriarikkumist tumeaine mudelites ja uurime sellega seotud kosmilisi faasisiirdeid ja varajase universumi gravitatsioonilainete signaale.
Arendame ka lõhnafüüsika ja neutriinomassi mudeleid ja uurime barüogeneesi. Uurime erinevaid fermionite massi mudeleid lõhnasümmeetriate, vasak-paremsümmeetria ja kiigelauamehhanismidega, mis on seotud skalaarse tumeainega. Efektiivse väljateooria raamistikus uuritakse kõrgemaid spinne. Töötame koos teiste ülikoolide ja CERN-i teoreetikutega. Teeme tihedat koostööd Eesti CMS eksperimentaatorite rühmaga.
