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Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissen­schaft­liche Fakultät - Institut für Physik

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Das Graduiertenkolleg 2575 "Rethinking Quantum Field Theory" nimmt seine Arbeit auf

Der Sprecher des Graduiertenkollegs ist Prof. Dr. Jan Plefka vom Institut für Physik.

Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Graduiertenkolleg (GRK) 2575 "Überdenken der Quantenfeldtheorie - Rethinking Quantum Field Theory" hat seine Arbeit aufgenommen. Pandemiebedingt verzögerte sich die Einstellung der ersten beiden Kohorten auf den Herbst 2020. Zum Oktober geht das Kolleg aber nun mit 15 Promovierenden aus 10 Ländern und zwei Postdoktoranden an den Start. Das GRK wird sich mit drängenden theoretischen Fragen und wesentlichen Innovationen der Quantenfeldtheorie beschäftigen, die über etablierte Methoden hinausgehen. "Die Quantenfeldtheorie ist ein hochentwickelter spezialisierter Formalismus der theoretischen Physik zur Beschreibung von wechselwirkenden Vielteilchensystemen. Dennoch sind noch grundlegende Fragen offen, insbesondere in der Beziehung zur Gravitation, und gerade in den letzten Jahren haben sich hier faszinierende, ja beinahe revolutionäre Innovationen eingestellt, die im Rahmen des Graduiertenkollegs weiter erforscht werden", sagt der Sprecher Prof. Dr. Jan Plefka, Leiter der Arbeitsgruppe Quantenfeld- und Stringtheorie am Institut für Physik. Die Pandemie erschwert jedoch weiterhin die Arbeit. "Glücklicherweise sind wir Theoretiker auch im Home-Office mit Laptop, Papier und Bleistift, Mathematica und Zoom beinahe voll arbeitsfähig. Was jedoch zu kurz kommt ist der spontane Austausch zwischen uns, etwa im Common Room beim Kaffee oder beim gemeinsamen Lunch, bei denen häufig neue Ideen entstehen. Jedes Meeting ist nun geplant." So werden sämtliche Kurse, Kolloquien und Seminare auch im Wintersemester 2020/21 virtuell durchgeführt werden müssen. Auch ist aktuell unklar, ob das erste Retreat im November wie geplant in Präsenz durchgeführt werden kann. "Die Organisation ist in vollem Gange. Gerade die erste Tagung ist uns sehr wichtig, um allen Beteiligten die Möglichkeit zu geben, sich in ungezwungenem Rahmen kennen zu lernen", erklärt PD Dr. Oliver Bär, der Koordinator des GRKs.

Das Graduiertenkolleg wird von 13 Principal Investigators getragen und schließt sämtliche Arbeitsgruppen in der theoretischen Teilchenphysik am Institut für Physik ein. Weitere Kooperationspartner sind das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und das Helmholtz Zentrum DESY. "Gerade die inhaltliche Breite machen das GRK so attraktiv. Sie bietet den jungen Nachwuchswissenschaftlern viele Möglichkeiten, über den Tellerrand ihres eigenen Projektes zu schauen", erläutert der stellvertretende Sprecher Prof. Dr. Agostino Patella. "Es ist das ausgesprochene Ziel des GRKs, die Promovierenden umfassend und breit auszubilden und sie somit auf eine wissenschaftliche Karriere vorzubereiten."

Die Quantenfeldtheorie als Vereinigung von Quantenmechanik und spezieller Relativitätstheorie stellt eine der wesentlichen intellektuellen Leistungen des letzten Jahrhunderts dar. Diese theoretischen Fortschritte, eng verbunden mit experimentellen Beobachtungen, führten zum Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Mit der experimentellen Entdeckung des Higgsbosons im Jahr 2012 verfügen wir heute somit über eine empirisch validierte und mathematisch konsistente Theorie bis zu höchsten Energieskalen. Dennoch weisen eine Reihe von terrestrischen Experimenten, sowie die astrophysikalisch gesicherte Existenz von dunkler Materie und Energie darauf hin, dass das Standardmodell nicht die finale Theorie der Teilchenphysik sein kann. Parallel hierzu zwingen drängende theoretische Fragen, wie die Natur der Quantengravitation, das Hierarchieproblem oder die Entdeckung von Dualitäten zwischen verschiedenen Quantenfeldtheorien, etablierte Formulierungen zu überdenken. In jüngerer Zeit sind entscheidende Innovationen in der Quantenfeldtheorie erreicht worden, die zu einem ernsthaften Überdenken ihrer Grundprinzipien geführt haben. Diese beinhalten neue Methoden der Störungstheorie, Dualitäten und versteckte Symmetrien, die prominente Rolle effektiver Feldtheorien, moderne Methoden für Streuamplituden sowie der Gradientenfluss in der Gitterfeldtheorie. Die weitere Entwicklung dieser Methoden und Konzepte der modernen Quantenfeldtheorie in der Form eines Überdenkens der Quantenfeldtheorie stellen die gemeinsame Basis dieses Graduiertenkollegs dar. Hieraus folgt ein anspruchsvolles Qualifizierungsprogramm, das sich am aktuellen Forschungsstand orientiert.

Weitere Informationen

Webseite des Graduiertenkollegs 2575