Neues MERCUR-Projekt verbindet theoretische Teilchen- und Festkörperphysik

Die wesentlichen Erkenntnisse über den fundamentalen Aufbau der Natur sind im Standardmodell der Teilchenphysik zusammengefasst. Aus methodischer Sicht handelt es sich dabei um eine relativistische Quantenfeldtheorie (QFT), die überraschend akkurat Phänomene bei hohen Energien beschreibt. Im Gegensatz zur Teilchenphysik spielt sich die Physik von Festkörpern bei viel niedrigeren Energien ab. Tatsächlich spielen relativistische Quantenfeldtheorien aber auch hier eine entscheidende Rolle, zum Beispiel in Graphen sowie nahe exotischer Phasenübergänge. Darüberhinaus sind viele ansonsten völlig unterschiedliche Quantenfeldtheorien aus Teilchen- und Festkörperphysik durch sogenannte Dualitätsvermutungen miteinander verknüpft.

Diese MERCUR-Kooperation wird in zwei Projektlinien das kritische Verhalten solcher Quantenfeldtheorien untersuchen und offene Fragen zu Dualitäten beleuchten, die für das Verständnis sowohl von Quantenphasenübergängen als auch der Quantenchromodynamik von Bedeutung sind. Dabei kommen moderne Renormierungsgruppenmethoden zum Einsatz. Insgesamt trägt diese Forschungsrichtung zur systematischen Weiterentwicklung von QFT-Methoden bei, die für das fundamentale Verständnis aktueller Fragestellungen in Festkörper- und Teilchenphysik wesentlich sind.

Das Projekt hat eine Laufzeit von zwei Jahren und wird durch MERCUR finanziert. Von Seiten der TU Dortmund sind Prof. Gudrun Hiller und JProf. Emmanuel Stamou aus der theoretischen Teilchenphysik daran beteiligt, an der Ruhr Universität Bochum arbeitet Prof. Michael Scherer aus der theoretischen Festkörperphysik an dem Projekt.