Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

94 — Forschung Professur für Quantentheorie Prof. Dr. Holger Gies Forschungsschwerpunkte Die Arbeitsgruppe untersucht die Theorie einer Reihe von physikalischen Systemen der Elementarteil- chen- und Vielteilchenphysik, bei denen wesentliche makroskopische Eigenschaften durch mikroskopi- sche Fluktuationen geprägt werden. Ziel ist es, in Experimenten zugängliche messbare Eigenschaften der Natur aus ersten fundamentalen Prinzipien herzuleiten und bislang unentdeckte Eigenschaften quantitativ vorherzusagen. Spezielle Schwerpunkte sind:  Starkkorrelierte Quantenfeldtheorien der Hochenergiephysik und Vielteilchenphysik  Quantenelektrodynamik in starken Feldern Während die fundamentalen Freiheitsgrade der Elementarteilchenphysik in Form von Materiebau- steinen und ihrer Wechselwirkungen vergleichs- weise einfachen mikroskopischen Gesetzen ge- horchen, beobachten wir makroskopisch eine komplexe Vielfalt von Materieeigenschaften. Der Schritt vom Elementaren zum Komplexen ge- schieht oft durch die Bildung von zusammenge- setzten Freiheitsgraden, durch Bereiche starker Wechselwirkung oder starker Korrelation, deren Beschreibung aus ersten Prinzipien heraus eine große Herausforderung darstellt. Die aktuelle Forschung bedarf daher einer Vielfalt von theore- Starkkorrelierte Quantenfeldtheorien der Hochenergiephysik und Vielteilchenphysik tischen Methoden, um quantitative Resultate und Vorhersagen zu ermöglichen. In einer Reihe von Fragestellungen haben wir die moderne Methode der funktionalen Renor- mierungsgruppe zum Einsatz gebracht und mit Hilfe von analytischen, numerischen und compu- ter-algebraischen Werkzeugen weiterentwickelt. Ein aktueller Anwendungsbereich ist die Elemen- tarteilchenphysik des vor wenigen Jahren ent- deckten Higgs-Bosons, die wesentlich für das Verständnis der Masse des Elektrons und weite- rer Elementarteilchen ist. Aktuelle Messungen deuten darauf hin, das nicht nur viele Kopplun- gen im Standardmodell zu hohen Energien hin schwach werden, sondern dass auch das Selbst- wechselwirkungspotential des Higgsfelds sehr flach wird und ggf. große Fluktuationen zulassen kann. Dadurch kann das Verhalten der an Be- schleunigern messbaren Observablen ver- gleichsweise sensitiv auf die Details des Higgs- potentials bei hohen Energien sein. In unserer Arbeitsgruppe haben wir systema- tisch die Einflüsse der globalen Struktur des Higgs-Potentials auf den möglichen Bereich von zulässigen Messwerten studiert, und daraus Konsistenzbedingungen an die Details der mikro- skopischen Wechselwirkungen bei höchsten Energien abgeleitet, die für direkte Messungen nur schwerlich zugänglich sind. Abb: Hochenergiekontrollierte Renormierungsflüsse der asymptotisch sicheren Quantengravitation mit Goroff-Sagnotti Term ~σ