AEDGE: Atomic Experiment for Dark Matter and Gravity Exploration in Space
Yousef Abou El-Neaj
,
Cristiano Alpigiani
,
Sana Amairi-Pyka
,
Henrique Araújo
,
Antun Balaž
,
Angelo Bassi
,
Lars Bathe-Peters
,
Baptiste Battelier
(1)
,
Aleksandar Belić
,
Elliot Bentine
,
José Bernabeu
,
Andrea Bertoldi
(1)
,
Robert Bingham
,
Diego Blas
,
Vasiliki Bolpasi
,
Kai Bongs
,
Sougato Bose
,
Philippe Bouyer
(1)
,
Themis Bowcock
,
William Bowden
,
Clare Burrage
,
Xavier Calmet
,
Benjamin Canuel
(1)
,
Laurentiu-Ioan Caramete
,
Andrew Carroll
,
Giancarlo Cella
,
Vassilis Charmandaris
,
Swapan Chattopadhyay
,
Xuzong Chen
,
Maria Luisa Chiofalo
,
Jonathon Coleman
,
Joseph Cotter
,
Yanou Cui
,
Andrei Derevianko
,
Albert de Roeck
,
Goran Djordjevic
,
Peter Dornan
,
Michael Doser
,
Ioannis Drougkakis
,
Jacob Dunningham
,
Ioana Dutan
,
Sajan Easo
,
Gedminas Elertas
,
John Ellis
,
Mai El Sawy
,
Farida Fassi
,
Daniel Felea
,
Chen-Hao Feng
(1)
,
Robert Flack
,
Chris Foot
,
Ivette Fuentes
,
Naceur Gaaloul
,
Alexandre Gauguet
(2, 3)
,
Remi Geiger
(4)
,
Valerie Gibson
,
Gian Giudice
,
Jon Goldwin
,
Oleg Grachov
,
Peter W. Graham
,
Dario Grasso
,
Maurits van Der Grinten
,
Mustafa Gündogan
,
Martin G. Haehnelt
,
Tiffany Harte
,
Aurelien Hees
(4)
,
Richard Hobson
,
Bodil Holst
,
Jason Hogan
,
Mark Kasevich
,
Bradley J. Kavanagh
,
Wolf von Klitzing
,
Tim Kovachy
,
Benjamin Krikler
,
Markus Krutzik
,
Marek Lewicki
,
Yu-Hung Lien
,
Miaoyuan Liu
,
Giuseppe Gaetano Luciano
,
Alain Magnon
,
Mohammed Mahmoud
,
Sarah Malik
,
Christopher Mccabe
,
Jeremiah Mitchell
,
Julia Pahl
,
Debapriya Pal
,
Saurabh Pandey
,
Dimitris Papazoglou
,
Mauro Paternostro
,
Bjoern Penning
,
Achim Peters
,
Marco Prevedelli
,
Vishnupriya Puthiya-Veettil
,
John Quenby
,
Ernst Rasel
,
Sean Ravenhall
,
Haifa Rejeb Sfar
,
Jack Ringwood
,
Albert Roura
,
Dylan Sabulsky
(1)
,
Muhammed Sameed
,
Ben Sauer
,
Stefan Alaric Schäffer
,
Stephan Schiller
,
Vladimir Schkolnik
,
Dennis Schlippert
,
Christian Schubert
,
Armin Shayeghi
,
Ian Shipsey
,
Carla Signorini
,
Marcelle Soares-Santos
,
Fiodor Sorrentino
,
Yajpal Singh
,
Timothy Sumner
,
Konstantinos Tassis
,
Silvia Tentindo
,
Guglielmo Maria Tino
,
Jonathan N. Tinsley
,
James Unwin
,
Tristan Valenzuela
,
Georgios Vasilakis
,
Ville Vaskonen
,
Christian Vogt
,
Alex Webber-Date
,
Andŕ E} Wenzlawski
,
Patrick Windpassinger
,
Marian Woltmann
,
Michael Holynski
,
Efe Yazgan
,
Ming-Sheng Zhan
,
Xinhao Zou
(1)
,
Jure Zupan
Yousef Abou El-Neaj
- Fonction : Auteur
Cristiano Alpigiani
- Fonction : Auteur
Sana Amairi-Pyka
- Fonction : Auteur
Henrique Araújo
- Fonction : Auteur
Antun Balaž
- Fonction : Auteur
Angelo Bassi
- Fonction : Auteur
Lars Bathe-Peters
- Fonction : Auteur
- PersonId : 797404
- ORCID : 0000-0002-4861-6192
Aleksandar Belić
- Fonction : Auteur
Elliot Bentine
- Fonction : Auteur
José Bernabeu
- Fonction : Auteur
Andrea Bertoldi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 772908
- ORCID : 0000-0002-4839-0947
- IdRef : 221467041
Robert Bingham
- Fonction : Auteur
- PersonId : 764388
- ORCID : 0000-0002-0630-2021
Diego Blas
- Fonction : Auteur
Vasiliki Bolpasi
- Fonction : Auteur
Kai Bongs
- Fonction : Auteur
Sougato Bose
- Fonction : Auteur
Themis Bowcock
- Fonction : Auteur
William Bowden
- Fonction : Auteur
Clare Burrage
- Fonction : Auteur
Xavier Calmet
- Fonction : Auteur
Laurentiu-Ioan Caramete
- Fonction : Auteur
Andrew Carroll
- Fonction : Auteur
Giancarlo Cella
- Fonction : Auteur
Vassilis Charmandaris
- Fonction : Auteur
Swapan Chattopadhyay
- Fonction : Auteur
Xuzong Chen
- Fonction : Auteur
Maria Luisa Chiofalo
- Fonction : Auteur
Jonathon Coleman
- Fonction : Auteur
Joseph Cotter
- Fonction : Auteur
Yanou Cui
- Fonction : Auteur
Andrei Derevianko
- Fonction : Auteur
Albert de Roeck
- Fonction : Auteur
Goran Djordjevic
- Fonction : Auteur
Peter Dornan
- Fonction : Auteur
Michael Doser
- Fonction : Auteur
Ioannis Drougkakis
- Fonction : Auteur
Jacob Dunningham
- Fonction : Auteur
Ioana Dutan
- Fonction : Auteur
Sajan Easo
- Fonction : Auteur
Gedminas Elertas
- Fonction : Auteur
John Ellis
- Fonction : Auteur
Mai El Sawy
- Fonction : Auteur
Farida Fassi
- Fonction : Auteur
Daniel Felea
- Fonction : Auteur
Robert Flack
- Fonction : Auteur
Chris Foot
- Fonction : Auteur
Ivette Fuentes
- Fonction : Auteur
Naceur Gaaloul
- Fonction : Auteur
Alexandre Gauguet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 853785
- ORCID : 0000-0002-3994-8881
Valerie Gibson
- Fonction : Auteur
Gian Giudice
- Fonction : Auteur
Jon Goldwin
- Fonction : Auteur
Oleg Grachov
- Fonction : Auteur
Peter W. Graham
- Fonction : Auteur
Dario Grasso
- Fonction : Auteur
Maurits van Der Grinten
- Fonction : Auteur
Mustafa Gündogan
- Fonction : Auteur
Martin G. Haehnelt
- Fonction : Auteur
Tiffany Harte
- Fonction : Auteur
Richard Hobson
- Fonction : Auteur
Bodil Holst
- Fonction : Auteur
Jason Hogan
- Fonction : Auteur
Mark Kasevich
- Fonction : Auteur
Bradley J. Kavanagh
- Fonction : Auteur
Wolf von Klitzing
- Fonction : Auteur
Tim Kovachy
- Fonction : Auteur
Benjamin Krikler
- Fonction : Auteur
Markus Krutzik
- Fonction : Auteur
Marek Lewicki
- Fonction : Auteur
Yu-Hung Lien
- Fonction : Auteur
Miaoyuan Liu
- Fonction : Auteur
Giuseppe Gaetano Luciano
- Fonction : Auteur
Alain Magnon
- Fonction : Auteur
Mohammed Mahmoud
- Fonction : Auteur
Sarah Malik
- Fonction : Auteur
Christopher Mccabe
- Fonction : Auteur
Jeremiah Mitchell
- Fonction : Auteur
Julia Pahl
- Fonction : Auteur
Debapriya Pal
- Fonction : Auteur
Saurabh Pandey
- Fonction : Auteur
Dimitris Papazoglou
- Fonction : Auteur
Mauro Paternostro
- Fonction : Auteur
Bjoern Penning
- Fonction : Auteur
Achim Peters
- Fonction : Auteur
Marco Prevedelli
- Fonction : Auteur
Vishnupriya Puthiya-Veettil
- Fonction : Auteur
John Quenby
- Fonction : Auteur
Ernst Rasel
- Fonction : Auteur
Sean Ravenhall
- Fonction : Auteur
Haifa Rejeb Sfar
- Fonction : Auteur
Jack Ringwood
- Fonction : Auteur
Albert Roura
- Fonction : Auteur
Muhammed Sameed
- Fonction : Auteur
Ben Sauer
- Fonction : Auteur
Stefan Alaric Schäffer
- Fonction : Auteur
Stephan Schiller
- Fonction : Auteur
Vladimir Schkolnik
- Fonction : Auteur
Dennis Schlippert
- Fonction : Auteur
Christian Schubert
- Fonction : Auteur
Armin Shayeghi
- Fonction : Auteur
Ian Shipsey
- Fonction : Auteur
Carla Signorini
- Fonction : Auteur
Marcelle Soares-Santos
- Fonction : Auteur
Fiodor Sorrentino
- Fonction : Auteur
Yajpal Singh
- Fonction : Auteur
Timothy Sumner
- Fonction : Auteur
Konstantinos Tassis
- Fonction : Auteur
Silvia Tentindo
- Fonction : Auteur
Guglielmo Maria Tino
- Fonction : Auteur
Jonathan N. Tinsley
- Fonction : Auteur
James Unwin
- Fonction : Auteur
Tristan Valenzuela
- Fonction : Auteur
Georgios Vasilakis
- Fonction : Auteur
Ville Vaskonen
- Fonction : Auteur
Christian Vogt
- Fonction : Auteur
Alex Webber-Date
- Fonction : Auteur
Andŕ E} Wenzlawski
- Fonction : Auteur
Patrick Windpassinger
- Fonction : Auteur
Marian Woltmann
- Fonction : Auteur
Michael Holynski
- Fonction : Auteur
Efe Yazgan
- Fonction : Auteur
Ming-Sheng Zhan
- Fonction : Auteur
Jure Zupan
- Fonction : Auteur
Résumé
We propose in this White Paper a concept for a space experiment using cold atoms to search for ultra-light dark matter, and to detect gravitational waves in the frequency range between the most sensitive ranges of LISA and the terrestrial LIGO/Virgo/KAGRA/INDIGO experiments. This interdisciplinary experiment, called Atomic Experiment for Dark Matter and Gravity Exploration (AEDGE), will also complement other planned searches for dark matter, and exploit synergies with other gravitational wave detectors. We give examples of the extended range of sensitivity to ultra-light dark matter offered by AEDGE, and how its gravitational-wave measurements could explore the assembly of super-massive black holes, first-order phase transitions in the early universe and cosmic strings. AEDGE will be based upon technologies now being developed for terrestrial experiments using cold atoms, and will benefit from the space experience obtained with, e.g., LISA and cold atom experiments in microgravity. This paper is based on a submission (v1) in response to the Call for White Papers for the Voyage 2050 long-term plan in the ESA Science Programme. ESA limited the number of White Paper authors to 30. However, in this version (v2) we have welcomed as supporting authors participants in the Workshop on Atomic Experiments for Dark Matter and Gravity Exploration held at CERN: ({\tt https://indico.cern.ch/event/830432/}), as well as other interested scientists, and have incorporated additional material.