Vi arbejder på at forstå de mest fundamentale problemer, der vedrører vores forståelse af universet; universets oprindelse, universets udvikling, dets sammensætning og de kræfter, der styrer universet.
Den form for stof og stråling, som vi kender det fra det periodiske system og elektromagnetisk stråling, udgør kun omkring 5 % af universets energitæthed. De resterende 95% er i form af mørkt stof og mørk energi. I øjeblikket har vi ikke en klar forståelse af, hvad mørk energi og mørkt stof er, og af dets oprindelse. Men fra dets effekt via tyngdekraften på synligt stof ved vi, at den mørke sektor af mørk energi og mørkt stof eksisterer og udgør det meste af energitætheden i universet. For at forstå vores univers ønsker vi at forstå den mørke sektor.
For nylig er der opstået en uoverensstemmelse i målingen af universets udvidelseshastighed, kaldet Hubble-problemet. Ved hjælp af astronomiske observationer, som rødforskydning og lysstyrke-afstandsforhold for stjerner og supernovaer, kan vi måle universets udvidelseshastighed på en modeluafhængig måde. På den anden side, hvis man antager et univers, der kun består af den simpleste form for mørk energi (en kosmologisk konstant Λ), den simpleste form for mørkt stof (koldt mørkt stof) i tillæg til almindeligt stof, dvs. hvis man antager ΛCDM-modellen , så kan man også udlede udvidelseshastigheden ud fra målinger af den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (CMB). Men de seneste målinger indikerer, at de to måder at måle udvidelseshastigheden ikke stemmer overens, og denne uenighed er det, kosmologer kalder Hubble-problemet. Det er en indikation af, at den simple ΛCDM-model er for enkel.
Vi har vist, at en simpel faseovergang i den mørke sektor har potentialet til at løse Hubble-problemet. Vi kalder dette forslag New Early Dark Energy (NEDE). Faseovergange sker på alle energiskalaer i naturen, og sker til og med når du laver din espresso. Det er derfor naturligt at tænke, at en faseovergang kunne have fundet sted i den mørke sektor. Energiskalaen for den påkrævede faseovergang svarer til skalaen for neutrinomasser, og det er muligt, at NEDE-faseovergangen er den mekanisme, hvorved neutrinoerne erhvervede deres masse, ligesom de resterende massive partikler i standardmodellen fik deres masse i den elektro-svage faseovergang. Dette er i øjeblikket hovedretningen for vores forskning, at udforske og forstå NEDE som en løsning på Hubble-problemet.
Andre retninger i vores forskning vedrører inflation og den kvante-fysiske beskrivelse af tyngdekraften. Tre af de fundamentale problemer i kosmologi, informationsproblemet med sorte huler, kvante-fysiske oprindelse af vores univers og det kosmologiske konstant problem/mørk energi, involverer alle infrarøde problemer i den kvante-fysiske beskrivelse af tyngdekraften. Forudsat at dette forbinder disse problemer i den kvante-fysiske beskrivelse af tyngdekraften, sigter vi efter at udforske deres indbyrdes forbindelse.
Inflation betragtes som det mest succesrige paradigme for universets oprindelse fra Big Bang, men den underliggende teori om inflation er stadig dårligt forstået. Meget af vores arbejde er også fokuseret på at forstå teorien om inflation og minimale udvidelser/alternativer, såsom curvaton-mekanismen.
Et andet problem vedrører beskaffenheden af mørkt stof. I betragtning af at vi ikke har set nogen afgørende beviser for nogen nye fysiske egenskaber af mørkt stof ud over det rent gravitationelt interagerende kolde mørke stof, udvikler vi en minimal model af kun gravitationelt interagerende mørkt stof, som er den mørkest og koldest mulige form for mørkt stof, kaldet Planckian Interacting Dark Matter (PIDM).
Publikationsliste for Martin S. Sloth kan ses her: Publikationsliste.
