DFG bewilligt neue Forschungsgruppe im Bereich der Quantenfeldtheorie

Im Fokus steht die Erforschung der Grundlagen von Streuamplituden

Streuamplituden beschreiben die Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen und sind von zentraler Bedeutung für unser Verständnis der fundamentalen Naturkräfte – der elektromagnetischen, der starken und schwachen Kernkraft, sowie der Gravitation. Eine Gruppe führender theoretischer Physiker*innen hat sich zusammengeschlossen, um die Grundlagen von Streuamplituden - fundamentalen Größen in der Quantenfeldtheorie - zu erforschen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die neue Forschungsgruppe "Modern Foundations of Scattering Amplitudes" unter der Leitung von Prof. Dr. Claude Duhr von der Universität Bonn für vier Jahre mit einer Summe von etwa 4 Millionen Euro. Maßgeblich beteiligt sind auch Forschende der Humboldt-Universität zu Berlin (HU): Prof. Dr. Valentina Forini und Prof. Dr. Jan Plefka, vom Institut für Physik, die ihre Expertise in den Bereichen Quantenfeldtheorie, Stringtheorie und Gravitationsphysik einbringen.

Die Forschungsgruppe wird innovative Methoden entwickeln, um die komplexen mathematischen Objekte zu berechnen und ihre zugrundeliegende Struktur zu entschlüsseln. Zu den Hauptzielen gehören die Erforschung neuartiger geometrischer Ansätze zur Beschreibung von Streuamplituden, die Untersuchung verborgener Symmetrien und Dualitäten in Quantenfeldtheorien, die Entwicklung effizienter Berechnungsmethoden für Mehrschleifen-Feynman-Integrale und die Anwendung von Techniken aus der Streuamplitudenforschung auf die Gravitationswellenphysik.

Die gewonnenen Erkenntnisse werden nicht nur das fundamentale Verständnis der Naturgesetze erweitern, sondern auch direkte Anwendungen in der Teilchen- und Gravitationsphysik ermöglichen. Dies betrifft zum einen hochpräzise Vorhersagen für den Ausgang von Streuprozessen am Large Hadron Collider am CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) in Genf, sowie die Berechnung der Gravitationswellenformen aus Begegnungen von schwarzen Löchern und Neutronensternen in unserem Universum, die in modernen Gravitationswellendetektoren gemessen werden.

HU-Professor Jan Plefka wird insbesondere seine Arbeit zu Weltlinien-Quantenfeldtheorien einbringen, die innovative Ansätze für die Gravitationswellenphysik liefert. Prof. Forini wird ihre Expertise in der Anwendung von Unitaritätstechniken auf gekrümmte Raumzeiten, insbesondere Anti-de-Sitter-Räume, beisteuern. Die Forschungsgruppe vereint Expertinnen und Experten aus verschiedenen Bereichen der theoretischen und mathematischen Physik von sechs führenden deutschen Forschungseinrichtungen sowie der University of Hertfordshire (UK). Durch die enge Zusammenarbeit und den Austausch von Ideen sollen bahnbrechende Fortschritte in diesem wichtigen Forschungsgebiet erzielt werden.

Kontakt

Prof. Dr. Jan Plefka
Institut für Physik der Humboldt-Universität zu Berlin
DFG-Forschungsgruppe 5582 "Modern Foundations of Scattering Amplitudes"
jan.plefka(at)hu-berlin.de

Pressemitteilung der Humboldt-Universität zu Berlin vom 03.07.2024