Prospects for fundamental physics with LISA

Barausse, Enrico; Berti, Emanuele; Hertog, Thomas; Hughes, Scott A.; Jetzer, Philippe; Pani, Paolo; Sotiriou, Thomas P.; Tamanini, Nicola; Witek, Helvi; Yagi, Kent; Yunes, Nicol�s; Abdelsalhin, T.; Achucarro, A.; van Aelst, K.; Afshordi, N.; Akcay, S.; Annulli, L.; Arun, K. G.; Ayuso, I.; Baibhav, V.; Baker, T.; Bantilan, H.; Barreiro, T.; Barrera-Hinojosa, C.; Bartolo, N.; Baumann, D.; Belgacem, E.; Bellini, E.; Bellomo, N.; Ben-Dayan, I.; Bena, I.; Benkel, R.; Bergshoefs, E.; Bernard, L.; Bernuzzi, S.; Bertacca, D.; Besancon, M.; Beutler, F.; Beyer, F.; Bhagwat, S.; Bicak, J.; Biondini, S.; Bize, S.; Blas, D.; Boehmer, C.; Boller, K.; Bonga, B.; Bonvin, C.; Bosso, P.; Bozzola, G.; Brax, P.; Breitbach, M.; Brito, R.; Bruni, M.; Br�gmann, B.; Bulten, H.; Buonanno, A.; Burko, L. M.; Burrage, C.; Cabral, F.; Calcagni, G.; Caprini, C.; C�rdenas-Avenda�o, A.; Celoria, M.; Chatziioannou, K.; Chernoff, D.; Clough, K.; Coates, A.; Comelli, D.; Comp�re, G.; Croon, D.; Cruces, D.; Cusin, G.; Dalang, C.; Danielsson, U.; Das, S.; Datta, S.; de Boer, J.; De Luca, V.; De Rham, C.; Desjacques, V.; Destounis, K.; Filippo, F. Di; Dima, A.; Dimastrogiovanni, E.; Dolan, S.; Doneva, D.; Duque, F.; Durrer, R.; East, W.; Easther, R.; Elley, M.; Ellis, J. R.; Emparan, R.; Ezquiaga, J. M.; Fairbairn, M.; Fairhurst, S.; Farmer, H. F.; Fasiello, M. R.; Ferrari, V.; Ferreira, P. G.; Ficarra, G.; Figueras, P.; Fisenko, S.; Foffa, S.; Franchini, N.; Franciolini, G.; Fransen, K.; Frauendiener, J.; Frusciante, N.; Fujita, R.; Gair, J.; Ganz, A.; Garcia, P.; Garcia-Bellido, J.; Garriga, J.; Geiger, R.; Geng, C.; Gergely, L. �.; Germani, C.; Gerosa, D.; Giddings, S. B.; Gourgoulhon, E.; Grandclement, P.; Graziani, L.; Gualtieri, L.; Haggard, D.; Haino, S.; Halburd, R.; Han, W.-B.; Hawken, A. J.; Hees, A.; Heng, I. S.; Hennig, J.; Herdeiro, C.; Hervik, S.; Holten, J. v.; Hoyle, C. J. D.; Hu, Y.; Hull, M.; Ikeda, T.; Isi, M.; Jenkins, A.; Juli�, F.; Kajfasz, E.; Kalaghatgi, C.; Kaloper, N.; Kamionkowski, M.; Karas, V.; Kastha, S.; Keresztes, Z.; Kidder, L.; Kimpson, T.; Klein, A.; Klioner, S.; Kokkotas, K.; Kolesova, H.; Kolkowitz, S.; Kopp, J.; Koyama, K.; Krishnendu, N. V.; Kroon, J. A. V.; Kunz, M.; Lahav, O.; Landragin, A.; Lang, R. N.; Poncin-Lafitte, C. Le; Lemos, J.; Li, B.; Liberati, S.; Liguori, M.; Lin, F.; Liu, G.; Lobo, F. S. N.; Loll, R.; Lombriser, L.; Lovelace, G.; Macedo, R. P.; Madge, E.; Maggio, E.; Maggiore, M.; Marassi, S.; Marcoccia, P.; Markakis, C.; Martens, W.; Martinovic, K.; Martins, C. J. A. P.; Maselli, A.; Mastrogiovanni, S.; Matarrese, S.; Matas, A.; Mavromatos, N. E.; Mazumdar, A.; Meerburg, P. D.; Megias, E.; Miller, J.; Mimoso, J. P.; Mittnacht, L.; Montero, M. M.; Moore, B.; Martin-Moruno, P.; Musco, I.; Nakano, H.; Nampalliwar, S.; Nardini, G.; Nielsen, A.; Nov�k, J.; Nunes, N. J.; Okounkova, M.; Oliveri, R.; Oppizzi, F.; Orlando, G.; Oshita, N.; Pappas, G.; Paschalidis, V.; Peiris, H.; Peloso, M.; Perkins, S.; Pettorino, V.; Pikovski, I.; Pilo, L.; Podolsky, J.; Pontzen, A.; Prabhat, S.; Pratten, G.; Prokopec, T.; Prouza, M.; Qi, H.; Raccanelli, A.; Rajantie, A.; Randall, L.; Raposo, G.; Raymond, V.; Renaux-Petel, S.; Ricciardone, A.; Riotto, A.; Robson, T.; Roest, D.; Rollo, R.; Rosofsky, S.; Ruan, J. J.; Rubiera-Garc�a, D.; Ruiz, M.; Rusu, M.; Sabatie, F.; Sago, N.; Sakellariadou, M.; Saltas, I. D.; Sberna, L.; Sathyaprakash, B.; Scheel, M.; Schmidt, P.; Schutz, B.; Schwaller, P.; Shao, L.; Shapiro, S. L.; Shoemaker, D.; Silva, A. d.; Simpson, C.; Sopuerta, C. F.; Spallicci, A.; Stefanek, B. A.; Stein, L.; Stergioulas, N.; Stott, M.; Sutton, P.; Svarc, R.; Tagoshi, H.; Tahamtan, T.; Takeda, H.; Tanaka, T.; Tantilian, G.; Tasinato, G.; Tattersall, O.; Teukolsky, S.; Tiec, A. L.; Theureau, G.; Trodden, M.; Tolley, A.; Toubiana, A.; Traykova, D.; Tsokaros, A.; Unal, C.; Unnikrishnan, C. S.; Vagenas, E. C.; Valageas, P.; Vallisneri, M.; Brand, J. Van den; Broeck, C. Van den; de Meent, M. van; Vanhove, P.; Varma, V.; Veitch, J.; Vercnocke, B.; Verde, L.; Vernieri, D.; Vernizzi, F.; Vicente, R.; Vidotto, F.; Visser, M.; Vlah, Z.; Vretinaris, S.; V�lkel, S.; Wang, Q.; Wang, Yu-Tong; Werner, M. C.; Westernacher, J.; Weygaert, R. v. d.; Wiltshire, D.; Wiseman, T.; Wolf, P.; Wu, K.; Yamada, K.; Yang, H.; Yi, L.; Yue, X.; Yvon, D.; Zilh�o, M.; Zimmerman, A.; Zumalacarregui, M.

doi:10.1007/s10714-020-02691-1

Prospects for fundamental physics with LISA

Barausse, Enrico; Berti, Emanuele; Hertog, Thomas; Hughes, Scott A.; Jetzer, Philippe; Pani, Paolo; Sotiriou, Thomas P.; Tamanini, Nicola; Witek, Helvi; Yagi, Kent; Yunes, Nicol?s; Abdelsalhin, T.; Achucarro, A.; van Aelst, K.; Afshordi, N.; Akcay, S.; Annulli, L.; Arun, K. G.; Ayuso, I.; Baibhav, V.; Baker, T.; Bantilan, H.; Barreiro, T.; Barrera-Hinojosa, C.; Bartolo, N.; Baumann, D.; Belgacem, E.; Bellini, E.; Bellomo, N.; Ben-Dayan, I.; Bena, I.; Benkel, R.; Bergshoefs, E.; Bernard, L.; Bernuzzi, S.; Bertacca, D.; Besancon, M.; Beutler, F.; Beyer, F.; Bhagwat, S.; Bicak, J.; Biondini, S.; Bize, S.; Blas, D.; Boehmer, C.; Boller, K.; Bonga, B.; Bonvin, C.; Bosso, P.; Bozzola, G.; Brax, P.; Breitbach, M.; Brito, R.; Bruni, M.; Br?gmann, B.; Bulten, H.; Buonanno, A.; Burko, L. M.; Burrage, C.; Cabral, F.; Calcagni, G.; Caprini, C.; C?rdenas-Avenda?o, A.; Celoria, M.; Chatziioannou, K.; Chernoff, D.; Clough, K.; Coates, A.; Comelli, D.; Comp?re, G.; Croon, D.; Cruces, D.; Cusin, G.; Da...

Authors

Enrico Barausse

Emanuele Berti

Thomas Hertog

Scott A. Hughes

Philippe Jetzer

Paolo Pani

THOMAS SOTIRIOU Thomas.Sotiriou@nottingham.ac.uk
Professor of Gravitational Physics

Nicola Tamanini

Helvi Witek

Kent Yagi

Nicol�s Yunes

T. Abdelsalhin

A. Achucarro

K. van Aelst

N. Afshordi

S. Akcay

L. Annulli

K. G. Arun

I. Ayuso

V. Baibhav

T. Baker

H. Bantilan

T. Barreiro

C. Barrera-Hinojosa

N. Bartolo

D. Baumann

E. Belgacem

E. Bellini

N. Bellomo

I. Ben-Dayan

I. Bena

R. Benkel

E. Bergshoefs

L. Bernard

S. Bernuzzi

D. Bertacca

M. Besancon

F. Beutler

F. Beyer

S. Bhagwat

J. Bicak

S. Biondini

S. Bize

D. Blas

C. Boehmer

K. Boller

B. Bonga

C. Bonvin

P. Bosso

G. Bozzola

P. Brax

M. Breitbach

R. Brito

M. Bruni

B. Br�gmann

H. Bulten

A. Buonanno

L. M. Burko

CLARE BURRAGE Clare.Burrage@nottingham.ac.uk
Professor of Physics

F. Cabral

G. Calcagni

C. Caprini

A. C�rdenas-Avenda�o

M. Celoria

K. Chatziioannou

D. Chernoff

K. Clough

A. Coates

D. Comelli

G. Comp�re

D. Croon

D. Cruces

G. Cusin

C. Dalang

U. Danielsson

S. Das

S. Datta

J. de Boer

V. De Luca

C. De Rham

V. Desjacques

K. Destounis

F. Di Filippo

A. Dima

E. Dimastrogiovanni

S. Dolan

D. Doneva

F. Duque

R. Durrer

W. East

R. Easther

M. Elley

J. R. Ellis

R. Emparan

J. M. Ezquiaga

M. Fairbairn

S. Fairhurst

H. F. Farmer

M. R. Fasiello

V. Ferrari

P. G. Ferreira

G. Ficarra

P. Figueras

S. Fisenko

S. Foffa

N. Franchini

G. Franciolini

K. Fransen

J. Frauendiener

N. Frusciante

R. Fujita

J. Gair

A. Ganz

P. Garcia

J. Garcia-Bellido

J. Garriga

R. Geiger

C. Geng

L. �. Gergely

C. Germani

D. Gerosa

S. B. Giddings

E. Gourgoulhon

P. Grandclement

L. Graziani

L. Gualtieri

D. Haggard

S. Haino

R. Halburd

W.-B. Han

A. J. Hawken

A. Hees

I. S. Heng

J. Hennig

C. Herdeiro

S. Hervik

J. v. Holten

C. J. D. Hoyle

Y. Hu

M. Hull

T. Ikeda

M. Isi

A. Jenkins

F. Juli�

E. Kajfasz

C. Kalaghatgi

N. Kaloper

M. Kamionkowski

V. Karas

S. Kastha

Z. Keresztes

L. Kidder

T. Kimpson

A. Klein

S. Klioner

K. Kokkotas

H. Kolesova

S. Kolkowitz

J. Kopp

K. Koyama

N. V. Krishnendu

J. A. V. Kroon

M. Kunz

O. Lahav

A. Landragin

R. N. Lang

C. Le Poncin-Lafitte

J. Lemos

B. Li

S. Liberati

M. Liguori

F. Lin

G. Liu

F. S. N. Lobo

R. Loll

L. Lombriser

G. Lovelace

R. P. Macedo

E. Madge

E. Maggio

M. Maggiore

S. Marassi

P. Marcoccia

C. Markakis

W. Martens

K. Martinovic

C. J. A. P. Martins

A. Maselli

S. Mastrogiovanni

S. Matarrese

A. Matas

N. E. Mavromatos

A. Mazumdar

P. D. Meerburg

E. Megias

J. Miller

J. P. Mimoso

L. Mittnacht

M. M. Montero

B. Moore

P. Martin-Moruno

I. Musco

H. Nakano

S. Nampalliwar

G. Nardini

A. Nielsen

J. Nov�k

N. J. Nunes

M. Okounkova

R. Oliveri

F. Oppizzi

G. Orlando

N. Oshita

G. Pappas

V. Paschalidis

H. Peiris

M. Peloso

S. Perkins

V. Pettorino

I. Pikovski

L. Pilo

J. Podolsky

A. Pontzen

S. Prabhat

G. Pratten

T. Prokopec

M. Prouza

H. Qi

A. Raccanelli

A. Rajantie

L. Randall

G. Raposo

V. Raymond

S. Renaux-Petel

A. Ricciardone

A. Riotto

T. Robson

D. Roest

R. Rollo

S. Rosofsky

J. J. Ruan

D. Rubiera-Garc�a

M. Ruiz

M. Rusu

F. Sabatie

N. Sago

M. Sakellariadou

I. D. Saltas

L. Sberna

B. Sathyaprakash

M. Scheel

P. Schmidt

B. Schutz

P. Schwaller

L. Shao

S. L. Shapiro

D. Shoemaker

A. d. Silva

C. Simpson

C. F. Sopuerta

A. Spallicci

B. A. Stefanek

L. Stein

N. Stergioulas

M. Stott

P. Sutton

R. Svarc

H. Tagoshi

T. Tahamtan

H. Takeda

T. Tanaka

G. Tantilian

G. Tasinato

O. Tattersall

S. Teukolsky

A. L. Tiec

G. Theureau

M. Trodden

A. Tolley

A. Toubiana

D. Traykova

A. Tsokaros

C. Unal

C. S. Unnikrishnan

E. C. Vagenas

P. Valageas

M. Vallisneri

J. Van den Brand

C. Van den Broeck

M. van de Meent

P. Vanhove

V. Varma

J. Veitch

B. Vercnocke

L. Verde

D. Vernieri

F. Vernizzi

R. Vicente

F. Vidotto

M. Visser

Z. Vlah

S. Vretinaris

S. V�lkel

Q. Wang

Yu-Tong Wang

M. C. Werner

J. Westernacher

R. v. d. Weygaert

D. Wiltshire

T. Wiseman

P. Wolf

K. Wu

K. Yamada

H. Yang

L. Yi

X. Yue

D. Yvon

M. Zilh�o

A. Zimmerman

M. Zumalacarregui

Abstract

In this paper, which is of programmatic rather than quantitative nature, we aim to further delineate and sharpen the future potential of the LISA mission in the area of fundamental physics. Given the very broad range of topics that might be relevant to LISA,we present here a sample of what we view as particularly promising fundamental physics directions. We organize these directions through a “science-first” approach that allows us to classify how LISA data can inform theoretical physics in a variety of areas. For each of these theoretical physics classes, we identify the sources that are currently expected to provide the principal contribution to our knowledge, and the areas that need further development. The classification presented here should not be thought of as cast in stone, but rather as a fluid framework that is amenable to change with the flow of new insights in theoretical physics.

Citation

Barausse, E., Berti, E., Hertog, T., Hughes, S. A., Jetzer, P., Pani, P., …Zumalacarregui, M. (2020). Prospects for fundamental physics with LISA. General Relativity and Gravitation, 52(8), Article 81. https://doi.org/10.1007/s10714-020-02691-1

Journal Article Type	Article
Acceptance Date	Apr 16, 2020
Online Publication Date	Aug 31, 2020
Publication Date	Aug 1, 2020
Deposit Date	Feb 3, 2021
Publicly Available Date	Aug 2, 2021
Journal	General Relativity and Gravitation
Print ISSN	0001-7701
Electronic ISSN	1572-9532
Publisher	Springer Verlag
Peer Reviewed	Peer Reviewed
Volume	52
Issue	8
Article Number	81
DOI	https://doi.org/10.1007/s10714-020-02691-1
Keywords	Physics and Astronomy (miscellaneous)
Public URL	https://nottingham-repository.worktribe.com/output/5291045
Publisher URL	https://link.springer.com/article/10.1007/s10714-020-02691-1