GRK 2575: ?berdenken der Quantenfeldtheorie

Die Quantenfeldtheorie (QFT) als Vereinigung von Quantenmechanik und spezieller Relativit?tstheorie stellt eine der wesentlichen intellektuellen Leistungen des letzten Jahrhunderts dar, in der ein Gro?teil der modernen theoretischen Physik gipfelt. Zun?chst für die Quantenelektrodynamik entwickelt, dann auf die Eichtheorie des Standardmodells der Teilchenphysik ausgedehnt, k?nnen wir heute mit ihr sogar die st?rungstheoretische Behandlung der Gravitation adressieren. Ein zentrales Prinzip der QFT ist die Renormierung, die Divergenzen eine physikalische Bedeutung gibt und zum wichtigen Konzept der effektiven Feldtheorien führt. Die diskretisierte Variante der QFT, die Gitterfeldtheorie, erlaubt eine mathematische Definition des Pfadintegrals, die die numerische Berechnung von stark gekoppelten Observablen erm?glicht. Das fruchtbare Zusammenspiel von QFT und Gravitation schlie?lich hat zu bedeutenden Innovationen geführt: Die AdS/CFT-Dualit?t, die eine stark gekoppelte Formulierung von konformen Eichtheorien über die Stringtheorie erm?glicht; die Doppelkopie, die die Eichtheorie mit der Gravitation verschr?nkt oder die Anwendung von QFT-Techniken in der hochpr?zisen Gravitationswellenphysik. Auf mathematischer Ebene bilden Symmetrien, die raumzeitlicher oder interner Natur sind, den Kern unseres mathematischen Naturverst?ndnisses. Sie erlauben eine enorme Reduktion in der Komplexit?t physikalischer Theorien. In den letzten Jahren gaben zentrale Innovationen Anlass Kernkonzepte der QFT ernsthaft zu überdenken. Dazu geh?ren die Methodik der St?rungstheorie, die Theorie der Feynman-Integrale, Dualit?ten und verborgene Symmetrien, die herausragende Rolle der effektiven Feldtheorien sowie die Gradientenfluss-Methodik in der Gitterfeldtheorie. Unser GRK hat in der ersten F?rderperiode wichtige Beitr?ge zu diesem innovativen Forschungsbereich geleistet. Unser Team ist international einzigartig in seiner Breite und umfasst die s?mtliche quantenfeldtheoretischen Forschungsgebiete in direkter Nachbarschaft und mit internationaler Sichtbarkeit: Streuamplituden, Ph?nomenologie, Gitterfeldtheorie, AdS/CFT-Korrespondenz, analytischen Gravitationswellenphysik und mathematische Aspekte der QFT. Unser GRK zielt ab auf eine Umgestaltung der theoretischen Grundlagen des Feldes, gekoppelt mit unmittelbaren Innovationen für die Ph?nomenologie der Teilchenphysik und der analytischen Gravitationswellenphysik. Wir wollen unser bew?hrtes Qualifizierungsprogramm fortsetzen, das mit seiner breiten Ausbildung in der QFT eine solide Grundlage für eine erfolgreiche wissenschaftliche Karriere der n?chsten Generation legt. Die Schlüsselelemente sind (i) Einführungs- und Fortgeschrittenenkurse zur QFT, (ii) ein j?hrliche Retreat mit externen Dozenten und Seminaren, (iii) ein monatliches QFT-Kolloquium, (iv) ein Praktikum in benachbarten Forschungsgruppen, (v) selbstorganisierte Studentenseminare und (vi) professionelle Soft-Skills-Trainings.