Sebastian Baum

Bio: Sebastian Baum is an academic researcher from Stanford University. The author has contributed to research in topics: Dark matter & Large Hadron Collider. The author has an hindex of 15, co-authored 35 publications receiving 721 citations. Previous affiliations of Sebastian Baum include Uppsala University & Royal Institute of Technology.

Dilute and dense axion stars

Abstract: Axion stars are hypothetical objects formed of axions, obtained as localized and coherently oscillating solutions to their classical equation of motion. Depending on the value of the field amplitude at the core | θ 0 | ≡ | θ ( r = 0 ) | , the equilibrium of the system arises from the balance of the kinetic pressure and either self-gravity or axion self-interactions. Starting from a general relativistic framework, we obtain the set of equations describing the configuration of the axion star, which we solve as a function of | θ 0 | . For small | θ 0 | ≲ 1 , we reproduce results previously obtained in the literature, and we provide arguments for the stability of such configurations in terms of first principles. We compare qualitative analytical results with a numerical calculation. For large amplitudes | θ 0 | ≳ 1 , the axion field probes the full non-harmonic QCD chiral potential and the axion star enters the dense branch. Our numerical solutions show that in this latter regime the axions are relativistic, and that one should not use a single frequency approximation, as previously applied in the literature. We employ a multi-harmonic expansion to solve the relativistic equation for the axion field in the star, and demonstrate that higher modes cannot be neglected in the dense regime. We interpret the solutions in the dense regime as pseudo-breathers, and show that the life-time of such configurations is much smaller than any cosmological time scale.

Higgs portals for thermal Dark Matter. EFT perspectives and the NMSSM

Abstract: We analyze a low energy effective model of Dark Matter in which the thermal relic density is provided by a singlet Majorana fermion which interacts with the Higgs fields via higher dimensional operators. Direct detection signatures may be reduced if blind spot solutions exist, which naturally appear in models with extended Higgs sectors. Explicit mass terms for the Majorana fermion can be forbidden by a Z3 symmetry, which in addition leads to a reduction of the number of higher dimensional operators. Moreover, a weak scale mass for the Majorana fermion is naturally obtained from the vacuum expectation value of a scalar singlet field. The proper relic density may be obtained by the s-channel interchange of Higgs and gauge bosons, with the longitudinal mode of the Z boson (the neutral Goldstone mode) playing a relevant role in the annihilation process. This model shares many properties with the Next-to-Minimal Supersymmetric extension of the Standard Model (NMSSM) with light singlinos and heavy scalar and gauge superpartners. In order to test the validity of the low energy effective field theory, we compare its predictions with those of the ultraviolet complete NMSSM. Extending our framework to include Z3 neutral Majorana fermions, analogous to the bino in the NMSSM, we find the appearance of a new bino-singlino well tempered Dark Matter region.

Paleo-detectors : Searching for dark matter with ancient minerals

Abstract: We explore paleo-detectors as an approach to the direct detection of weakly interacting massive particle (WIMP) dark matter radically different from conventional detectors. Instead of instrumenting ...

Dwarf galaxies, cold dark matter, and biased galaxy formation

Abstract: A reexamination is conducted of the formation of dwarf, diffuse, metal-poor galaxies due to supernova-driven winds, in view of data on the systematic properties of dwarfs in the Local Group and Virgo Cluster. The critical condition for global gas loss as a result of the first burst of star formation is that the virial velocity lie below an approximately 100 km/sec critical value. This leads, as observed, to two distinct classes of galaxies, encompassing the diffuse dwarfs, which primarily originate from typical density perturbations, and the normal, brighter galaxies, including compact dwarfs, which can originate only from the highest density peaks. This furnishes a statistical biasing mechanism for the preferential formation of bright galaxies in denser regions, enhancing high surface brightness galaxies' clustering relative to the diffusive dwarfs.

17세기 네덜란드 미술에 나타난 빵의 사회사

Abstract: 본 연구는 현존하는 여덟 개의 〈뿔피리를 부는 제빵사〉 작품이 산발적으로 우연히 등장한 것이 아닌 서로 유기적인 영향관계를 주고 받으며 생산된 하나의 도상으로 살펴보았다. “뿔피리를 부는 제빵사” 그림에 대한 현재까지의 연구는 대부분 그림에 나타나 있는 다양한 빵들을 성만찬을 의미하는 종교적 상징으로 해석하고 있다. 이에 반해 본 연구는 “뿔피리를 부는 제빵사” 도상이 유독 17세기 중후반 네덜란드에서 생산된 사실에 주목하고, 그 이유를 동시대 네덜란드인들의 일상에 직접적인 영향을 주었던 빵의 생산 및 공급 그리고 유통과정에서 찾고자 한다. 여기에는 빵이 당대 네덜란드인들의 식생활 뿐 아니라 그들의 경제생활 더나아가 국가경제 전체에 어떤 중요한 역할을 했는지에 대한 연구가 선행되어야 한다. 주로 풍속화의 전통으로 해석되었던 “뿔피리를 부는 제빵사” 그림은 본 연구에서 풍속화와 초상화 두 장르가 혼합한 도상으로 다루어졌으며, 이제까지의 연구에서 미흡했던 초상화로서의 가능성이 적극적으로 제기되었다. 제빵사의 초상화 또는 화가의 자화상으로 생산된 〈뿔피리를 부는 제빵사〉의 시대적 배경에는 제빵사의 경제적 여유와 사회적 지위상승 그리고 제빵사를 영혼의 양식을 공급하는 고귀한 직업으로 승화시킨 칼비니즘의 영향이 있다. 제빵사들이 부를 축적할 수 있었던 배경에는 국가가 나서서 빵의 생산과 공급을 철저하게 관리해준 덕분이었다. 17세기 네덜란드의 제빵사들은 길드에 속해야만 빵을 팔 수 있었고 각 제빵사들의 빵 만드는 법은 외부인들에게 절대로 공개되지 않았다. 동시에 당시 네덜란드인들은 세금을 내지 않고는 빵을 먹기가 힘들었다. 이런 이유로 개인의 집에 오븐을 설치하는 것은 금지되었고, 빵은 꼭 관헌들에게 세금을 내는 합법적인 제빵사에게서만 살 수 있었다. 이렇게 17세기 네덜란드는 직업으로서 빵 굽는 사람을 보호하는 동시에 단속하기 위해 매우 엄격한 규정을 제정하였다. 17세기 네덜란드인들에게 빵은 그들의 식생활 뿐 아니라 그들의 다양한 직업과도 관련이 있었으며 빵의 생산과 유통과정에 개입한 국가의 권위와 통제를 상징하기도 한다. 빵의 생산과 유통에 붙는 세금은 국가의 경제를 지탱하고 발전시키는데 중요한 재원이었으며, 동시에 국민들을 엄격하게 관리함으로써 국가의 질서를 세우기 위한 효과적인 방편이었다. 빵가격은 변동이 심한 곡물가격과 빵의 크기에 따라서 엄격하게 결정되었다. 네덜란드정부는 평상시에 빵의 공식적인 무게와 가격을 고정시켰는데, 이는 다른 음식에서는 찾아볼 수 없는 유일한 관리방식이었다. 따라서 동시대 네덜란드인들에게 빵은 국가의 적극적인 개입과 관리체계를 통해서만 그들의 입에 넣을 수 있는 음식이었다. 이러한 맥락에서 볼 때, 본 연구에서 다룬 〈뿔피리를 부는 제빵사〉 그림에서 풍성하게 차려진 다양한 빵은 경제적인 풍요와 정치적인 안정을 의미한다. 여러 가지 다양한 음식 중에서도 빵이 이러한 의미를 가장 효과적으로 전달한다는 점에서 〈뿔피리를 부는 제빵사〉 그림에서 빵은 당시 네덜란드의 물질적 풍요뿐만 아니라 국가의 번영과 안녕을 의미한다고 볼 수 있다.