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
| Standort | Regensburg |
| Anbindung | Elitestudiengang „Physik mit integriertem Doktorandenkolleg“ |
| Projektdauer | 2017 bis 2022 |
| Leitung | Dr. 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.
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 Jena | Jena, Deutschland |
| Julius-Maximilians-Universität Würzburg | Würzburg, Deutschland |
| Ludwig-Maximilians-Universität München | München, Deutschland |
| Okinawa Institute for Science and Technology | Onna, Japan |
| Universität Kyoto | Kyoto, Japan |
| Universität Turin | Turin, Italien |