Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

100 — Forschung Juniorprofessur für Theoretische Physik/Quantentheorie Jun.- Prof. Dr. Martin Ammon Forschungsschwerpunkte  Dualitäten zwischen Quantenfeldtheorien und Gravitationstheorien.  Untersuchung stark gekoppelter Quantenfeldtheorien mit chiralen Anomalien, insbesondere deren Phasendiagramm, Transportkoeffizienten sowie die Dynamik fern vom Gleichgewicht.  Hochpräzise Konstruktion Schwarzer Löcher und Schwarzer Strings in höherdimensionalen asymp- totisch flachen Kaluza-Klein Theorien, Berechnung des Phasendiagramms und der kritischen Geo- metrie zwischen Schwarzen Löchern und Schwarzen Strings.  (Quanten-)Gravitationsaspekte von Stringtheorie und Höherer-Spin Gravitation. Konstruktion von Schwarzen Löchern in höherer Spingravitation; Erweiterung der Dualität auf asymptotisch flache Raumzeiten. Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe liegen einerseits auf fundamentalen Einsichten für Quantenfeldtheorien bei starker Kopplung, und andererseits auf dem theoretischen Ver- ständnis von Quantenaspekte der Gravitations- theorien. Gravitationstheorien beschreiben die Physik erfolgreich auf kosmischen Skalen und besitzen faszinierende Lösungen wie beispielsweise Schwarze Löcher. Hingegen werden Quanten- feldtheorien verwendet, um die Wechselwirkung der kleinsten Teilchen und Systeme der konden- Forschungsschwerpunkte: Dualitäten zwischen Quantenfeld– und Gravitationstheorien sierten Materie zu beschreiben. Allein aufgrund dieser Fakten ist es umso überraschender, dass man eine Abbildung von Quantenfeld- und Gravi- tationstheorien finden kann. In anderen Worten: gewisse Quantenfeldtheorien und Gravitations- theorien beschreiben ein- und dasselbe. Solche Abbildungen, die auch unter dem Na- men AdS/CFT Dualität bekannt sind, können im Rahmen von Stringtheorie motiviert werden, in der die fundamentalen Freiheitsgrade nicht mehr punktförmig sind sondern vielmehr kleine Saiten. Die Gravitationstheorie lebt hierbei in einer hö- herdimensionalen (negativ gekrümmten) Raum- zeit, wobei die Extradimension als Energieskala der zugehörigen Quantenfeldtheorie interpretiert werden kann. Dies ist auch schematisch in der Abbildung links dargestellt. Schwarze Löcher und deren Quantenaspekte spielen eine wichtige Rolle in der AdS/CFT Duali- tät. Sie erlauben einerseits die Beschreibung stark gekoppelter Quantenfeldtheorien bei endli- cher Temperatur und Dichte. Andererseits er- möglicht die AdS/CFT Dualität neue Einsichten in ungelöste Paradoxa in Zusammenhang mit Schwarzen Löchern, beispielsweise in das be- rühmte Informationsverlustproblem von Hawking. Ammon, M., Erdmenger, J. (2015): Gauge/Gravity Duality - Founda- tions and Applications, Cambridge University Press, DOI:10.1017/ CBO9780511846373 Abb. 1. Schematische Darstellung der AdS/CFT Dualität; die Quantenfeldtheorie wird symbolisiert durch ein Proton bestehend aus drei farbigen Quarks, die Gravitationstheorie durch farbige Saiten .