Erforschung von Schwarzen Löchern
Die Teilchenphysik oder Hochenergiephysik befasst sich mit der Untersuchung der subatomaren Bausteine der Materie und Strahlung sowie mit ihrer gegenseitigen Wechselwirkung. Da viele der beteiligten Elementarteilchen so nicht in der Natur vorkommen und durch Kollisionen bei hohen Energien erzeugt werden müssen, sind in diesem Forschungsbereich viele ausgefeilte Laborexperimente erforderlich. Diese Disziplin konnte daher noch nicht das volle Potenzial ausschöpfen. Beispielsweise fehlt ein tieferes Verständnis der Kopplungsdynamik bezüglich der freien Eichtheorien wie beispielsweise in der Quantenchromodynamik (QCD). Eine weitere Herausforderung liegt im Verständnis der Dynamik der Gravitation im Bezug auf Raum-Zeit-Singularitäten wie beispielsweise bei bestimmten kosmischen Phänomenen und schwarzen Löchern. Diese beiden Phänomene erfordern eine genaue Untersuchung der Stringtheorie, die in den Bereich der Teilchenphysik fällt und versucht, die Quantenphysik mit der allgemeinen Relativität in Übereinstimmung zu bringen. Zur Lösung müssen auch Eichfelder untersucht werden, dies geschieht durch die Analyse einer speziellen physikalischen Theorie bezüglich der Raumzeit. Das EU-finanzierte HOLOGRAPHY-Projekt ("Gauge Fields, Strings and Gravity") erforscht die D-Branen-Dynamik innerhalb der Stringtheorie und Schwarze Löcher in Gravitationsfeldern. D-Branen sind eine Klasse von erweiterten Objekten der Stringtheorie, die sehr komplexe räumliche Dimensionen aufweisen. Das Projekt untersuchte genauer gesagt QCD-ähnliche Eichtheorien in der Theorie der offenen Strings, wobei der Fokus auf der D-Brane-Dynamik und einzigartigen Situationen lag. Es erfolgte eine Untersuchung der Implikationen solcher Beschreibungen auf die starke Kopplungsdynamik dieser Theorien, um neue Techniken zu ihrer Erklärung zu entwickeln und um die spezifische Dynamik der Schwarzen Löcher zu erklären. Die Arbeiten erforschen auch das faszinierende Gebiet der Dynamik der Quantenfeldtheorie in drei Dimensionen. Forschungsfragen wie die nichtperturbative Konsistenz von Theorien mit der Physik der massiven Multigravitation und der Glasphysik sollten ebenfalls interessante Informationen und Anwendungen hervorbringen. Das Projektteam hat mit umfangreichen Arbeiten begonnen, um ein neues effizientes Werkzeug für Feldtheorien zur Erklärung von Strings, Quantenphänomenen und der Gravitation durch die holografische QCD zu entwickeln. Das HOLOGRAPHY-Projekt hat schließlich ein wertvolles neues Werkzeug geschaffen, welches viele neue Eigenschaften Schwarzer Löcher in höheren Dimensionen auf effiziente Weise erfasst. Beispiele von Entdeckungen umfassen neue stationäre Phasen mit exotischen Horizontgeometrien, kritische Phänomene und Horizonttopologie-ändernde Übergänge. Dem Projekt gelang es, einen neuen Forschungsbereich aufzuspannen, der mit höherdimensionaler Gravitation im Zusammenhang steht, hierdurch können viele Informationen über Schwarze Löcher und über D-Branen in der Stringtheorie gewonnen werden.