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The unity of scattering amplitudes: gauge theory, gravity, strings and number theory

Projektbeschreibung

Neue Erkenntnisse über Eichtheorie, Gravitation und effektive Theorien durch Streuamplituden

Streuamplituden bieten wichtige Informationen über die quantenphysikalische Konsistenz der perturbativen Gravitation und der Quantenfeldtheorie. Eine genaue Kontrolle über die physikalischen und mathematischen Eigenschaften von Streuamplituden kann der Wissenschaft dabei helfen, fundamentale Wechselwirkungen sowie die Struktur von Zeit und Raum zu verstehen. Zu diesem Zweck will das EU-finanzierte Projekt UNISCAMP Vorhersagen in Eichtheorien, der Gravitation und in effektiven Theorien untersuchen. Dazu wird es Streuamplituden errechnen und kompakt darstellen sowie deren verborgene Strukturen und Symmetrien entschlüsseln. Ein weiteres Ziel des Projekts ist es, die gemeinsamen Prinzipien, die ein breites Spektrum an Feld- und Stringtheorien miteinander verbinden, zu ermitteln. Außerdem wird es die Niedrigenergie-Ausdehnung von Multiloop-Stringamplituden erforschen und ein Ordnungsschema für iterierte Integrale auf Riemannschen Flächen höheren Geschlechts extrahieren.

Ziel

Scattering amplitudes are central observables in quantum field theory and provide essential information about the quantum consistency of perturbative gravity. Precise control of the physical and mathematical properties of scattering amplitudes holds the key to long-standing questions on fundamental interactions and the structure of space and time. As a concrete leap in this direction, UNISCAMP addresses predictions in gauge theories, gravity and effective theories through

- the efficient computation and compact representation of scattering amplitudes and,
- decoding their hidden structures & symmetries and their rich web of connections.

String-theory methods will complement conventional approaches to scattering amplitudes, and I will combine the insights from

- the point-particle limit of superstrings & heterotic strings and,
- the recent ambitwistor strings which directly compute field-theory amplitudes.

Both of them naturally incorporate the double-copy relation between gauge-theory & gravity amplitudes and extend the framework to effective field theories describing pions and other low-energy states. It is a primary goal of UNISCAMP to pinpoint the unifying principles connecting a wide range of field and string theories. My expertise in both flavours of string theories will allow to optimally exploit their fruitful synergies and to depart from mainstream approaches.

Moreover, field- and string-theory amplitudes exhibit an intriguing mathematical structure: Their Feynman- and moduli-space integrals yield special functions such as polylogarithms which became a vibrant common theme of high-energy physics and number theory. As an interdisciplinary goal of UNISCAMP, I will

- investigate the low-energy expansion of multiloop string amplitudes and,
- extract an organizing scheme for iterated integrals on higher-genus Riemann surfaces.

These research objectives should benefit from my experience in collaborations with mathematicians.

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

UPPSALA UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 1 425 000,00
Adresse
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Schweden

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Region
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 425 000,00

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