Physik jenseits des Standardmodells
Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt alle bekannten elementaren Teilchen und ihre Wechselwirkungen bis auf die Gravitation. Es ist damit die grundlegende Beschreibung der bekannten Physik. In diesem Projekt werden Theorien untersucht, die über das Standardmodell hinausgehen. Eine wichtige Motivation ist eine Erweiterung und Vervollständigung der Theorie. So ist zum Beispiel bisher keine Beschreibung der dunklen Materie, für die es Hinweise aus astronomischen Beobachtungen gibt, im Standardmodell enthalten. Interessante neue Theorien als Erweiterung des Standardmodells beinhalten neue starke Wechselwirkungen, die Gegenstand unserer Untersuchungen sind. Eine zweiter Grund für die Untersuchungen stark Wechselwirkungen jenseits des Standardmodells ist es, ein besseres Verständnis der starken Wechselwirkungen allgemein zu ermöglichen.
Die starke Kraft der Quantenchromodynamik
Von dem im Standardmodell beschriebenen Wechselwirkungen hat die starke Kraft eine Reihe besonders bemerkenswerter Eigenschaften. Aufgrund des Phänomen des Confinements sind ihre Ladungen nicht bei niedrigen Energien beobachtbar. Stattdessen beobachtet man komplexe gebundene Zustände und eine Vielzahl interessanter Phänomene, die sich aus einer einfachen Beschreibung bei hohen Energien in Form der Quantenchromodynamik ergeben. Bisher ist es nicht gelungen auf analytischen Wege die Eigenschaften bei niedrigen Energien aus der fundamentalen Theorie herzuleiten. Allerdings konnte diese Verbindung zwischen fundamentaler Theorie und experimentellen Beobachtungen mit Hilfe von aufwendigen numerischen Rechnungen auf dem Raum-Zeit-Gitter hergestellt werden. Ziel unserer Untersuchungen ist es, durch die allgemeiner Realisierung der starken Wechselwirkung neue Ansätze für ein analytisches Verständnis zu finden. Außerdem arbeiten wir an Erweiterungen und Verbesserungen der numerischen Methoden.
Supersymmetrie auf einen Raum-Zeit-Gitter
Supersymmetrie hat sich als wichtiges Werkzeug sowohl bei der Entwicklung von Erweiterungen des Standardmodells aus auch bei Verständnis starker Wechselwirkungen erwiesen. Die erweiterte Symmetrie erlaubt es, neue Einblicke in die Dynamik der Theorie durch analytische Methoden zu erhalten. Um diese Erkenntnisse zu überprüfen und zu Verallgemeinern ist eine numerische Simulation von supersymmetrischen Eichtheorien auf dem Raum-Zeit-Gitter erforderlich. Wir arbeiten an Methoden, um diese numerischen Simulationen zu ermöglichen.
Dualitäten zwischen Eichtheorie und Gravitationstheorie
Die numerische Simulation supersymmetrischer Eichtheorien steht über die Dualitäten zwischen Eich- und Gravitationstheorien in Verbindung mit der wichtigen Frage nach der theoretischen Beschreibung der Quantengravitation. Wir simulieren verschiedene Theorien, die eine Überprüfung dieses Zusammenhangs ermöglichen.
