Elitenetzwerk: Gauge / Gravity Duality

Gauge / Gravity Duality

Die Beschreibung von stark gekoppelten Quanten­feld­theorien über die Eich-Gravitations-Dualität erlaubt es, mit aktuellen Methoden nicht lösbare Problem­stellungen in deutlich einfachere und insbesondere be­han­del­bare Fragen zu übersetzen. Die In­ter­nat­io­nale Nach­wuchs­­forschungs­­gruppe untersucht, in­wie­weit Methoden der nicht-perturbativen Quanten­gravitation hier­für ein­gesetzt werden können und ob sich dadurch Quanten­feld­theorien mit einer end­lichen Anzahl von Farben beschreiben lassen.

Die Nachwuchsforschungsgruppe in der Übersicht

StandortRegensburg
AnbindungElitestudiengang „Physik mit integriertem Doktorandenkolleg“
Projektdauer2017 bis 2022
LeitungDr. Norbert Bodendorfer
E-Mail an Dr. Norbert Bodendorfer senden

Eine Dualität zwischen Gravitation und Kernphysik

Die Eich-Gravitations-Dualität, eine der wich­tigs­ten Entwicklungen der theoretischen Phy­sik der letzten 20 Jahre, erlaubt es, Quanten­feld­theorien und Theorien der Quanten­gravitation in eine Eins-zu-Eins-Beziehung zu setzen. Fragestellungen, welche auf einer Seite der Dua­lität extrem kompliziert erscheinen, sind oft auf der anderen Seite deutlich einfacher zu be­ant­wor­ten. Hierdurch eröffnen sich viel­fäl­ti­ge neue Möglich­keiten, wie zum Beispiel die Untersuchung von dy­na­mischen Aspekten stark gekoppelter Quanten­feld­theorien.

Die Nach­wuchs­­forschungs­­gruppe arbeitet in Kollaboration mit Ex­per­tin­nen und Ex­per­ten aus Regensburg an diesen Fragestellungen. Der be­son­de­re Fokus der For­schungs­gruppe besteht darin, hierfür Techniken aus der Schleifen­quanten­gravitation anzuwenden. Diese erlauben es, bisher unzugängliche Sektoren der Quantengravitation zu unter­suchen und somit neue Effekte der Quanten­feld­theorien über die Dualität zugänglich zu machen.

Hierbei handelt es sich insbesondere um die Be­trach­tung der Theorien bei einer end­lichen An­zahl von Farben (zum Beispiel ­„rote“,­„blaue“­ und „grüne“ Quarks in der starken Wechsel­wirkung), was mit den nor­ma­ler­wei­se eingesetzten Methoden der rein klas­sischen Gravitation nicht möglich ist.

Das duale Schicksal des Urknalls

Ein Beispiel auf Gravitations­seite wäre die Sin­gu­la­ri­tät am Anfang unseres Universums (Urknall), welche durch Quanten­gravitations­effekte in konkreten Modellen durch eine reguläre Raumzeitstruktur ersetzt wird.


Die Implikationen davon in einer du­alen Feldtheorie wären dann Ge­gen­stand der Unter­such­ungen. Die Me­tho­de der Wahl auf Feld­theorie­seite, um Evidenz für ent­spre­chen­de Dua­li­täten zu finden, wird vor allem die Gitter­eich­theorie sein, wel­che in Regens­burg prominent ver­tre­ten ist. Das lang­fristige Ziel ist es aber, Rech­nungen in der Quan­ten­gravi­ta­tion für Vorhersagen in rea­lis­tischen Quanten­feld­theorien zu ver­wenden.

Porträtfoto: Dr. Norbert Bodendorfer

Die Forschung in unserer Nachwuchsforschungsgruppe ist besonders vielfältig und verbindet verschiedene Ansätze zur Konstruktion physikalischer Theorien über eine besonders interessante und nützliche Dualitätsbeziehung.

Dr. Norbert Bodendorfer

Neben dieser neuen Anwendung für die Schleifen­quanten­gravitation ist es das Ziel der In­ter­na­tio­na­len Nachwuchs­forschungs­gruppe „Gravity Duality“, eine verstärkte Zu­sam­menarbeit von Ex­per­tin­nen und Ex­per­ten der für diese Forschung relevanten Felder zu bewirken. Die zen­tra­le geo­gra­fische Lage von Regens­burg zwischen Erlangen (Schleifen­quan­ten­gravitation), München (String­theorie) und Würzburg (Eich-Gravi­ta­tions-Dualität) ist hierfür zusammen mit dem wissenschaftlichen Fokus in Regensburg (Quanten­feld­theorie, insbesondere Gitter­eich­theorie) ideal.

Die Internationale Nachwuchs­forschungs­gruppe kooperiert mit dem Elitestudiengang „Physik mit Integriertem Dok­to­ran­den­kol­leg“ » der Uni­ver­si­tä­ten Regensburg und Erlangen-Nürnberg.

Weitere Kooperationen

Friedrich-Schiller-Universität JenaJena, Deutschland
Julius-Maximilians-Universität WürzburgWürzburg, Deutschland
Ludwig-Maximilians-Universität MünchenMünchen, Deutschland
Okinawa Institute for Science and TechnologyOnna, Japan
Universität KyotoKyoto, Japan
Universität TurinTurin, Italien