Beobachtungsergebnisse wie die Entdeckung von Dunkler Materie im All und von Neutrinomassen legen nahe, dass das Standardmodell, wie wir es kennen, unvollständig ist. Motiviert durch diese Tatsache konzentriert sich meine Forschung auf die Erforschung von Szenarien jenseits des Standardmodells und die theoretische Analyse relevanter experimenteller Signaturen. Meine Arbeit stellt damit ein Brücke zwischen Theorie und Experiment dar.
Insbesondere arbeite ich am Problem der Dunklen Materie. Dieses deutet darauf hin, dass etwa 25% der Materie des Universums in einer Substanz enthalten sind für die das Standardmodell keine Erklärung hat. Ich betrachte verschiedene theoretische Szenarien der Dunklen Materie und ihrer Signaturen an Beschleunigern sowie in Experimenten der Astroteilchenphysik.
Unter anderem habe ich mich auf die Theorie der Supersymmetrie und generische WIMP-Szenarien konzentriert welche eine Erklärung der Dunklen Materie liefern können. Ich habe zum Beispiel die Komplementarität zwischen dem Large Hadron Collider (LHC) und Astroteilchen-Experimenten aufgezeigt und auch neue Methoden vorgeschlagen, um diese Theorien zu testen. Weiterhin habe ich intensiv mit experimentellen Physikern am LHC gearbeitet, insbesondere als Mitglied der CMS Kollaboration. In Zukunft werde ich meine Forschung auf stark-wechselwirkende Szenarien der Dunklen Materie ausweiten. In solchen Modellen ist die Dunkle Materie selbst kein fundamentales Teilchen, sondern ist zusammengesetzt aus kleineren Bausteinen, was durch den Einschluss (Confinement) einer nichtabelsche Symmetrie erklärt wird. Ich werde mich insbesondere auf die Phänomenologie solcher Szenarien am LHC konzentrieren.
Der zweite Bereich meines Interesses ist die Erforschung schwerer Neutrinos. Diese hypothetischen Teilchen sind Cousins der bekannten Neutrinos des Standardmodells und können dazu beitragen die kleinen Neutrinomassen erklären. Die Entdeckung dieser Teilchen würde unser Verständnis der Teilchenphysik grundlegend verändern. Auch hier lege ich mein Hauptaugenmerk auf die Phänomenologie der schweren Neutrinos an Beschleunigern. Insbesondere arbeite ich an Strategien um schwere Neutrinos in aktuellen und zukünftigen Experimenten zu suchen.