Nichtperturbative Effekte in String-Kompaktifizierungen

Fast ein Jahrhundert nach den revolutionären Entdeckungen der modernen Physik hat unser Naturverständnis mit dem Standardmodell der Teilchenphysik und dem Standardmodell der Kosmologie beeindruckende Erfolge zu verzeichnen. Grundlegende Fragen, wie die Zusammensetzung der dunklen Materie und der Ursprung der dunklen Energie, die zusammen die Dichte des Universums bei weiten dominieren, bleiben aber unbeantwortet. Entscheidende Hinweise für die Klärung dieser Fragen, wie etwa die erhoffte Entdeckung der Supersymmetrie, sind von den Experimenten des LHC am CERN (in Genf) zu erwarten, das 2007 in Betrieb gehen soll. Um die Fülle der zu erwartenden Daten sinnvoll selektieren und auswerten zu können, ist eine enge Zusammenarbeit von Theorie und Experiment von entscheidender Bedeutung. Während die Phänomenologie der Supersymmetrie und vieler "Grand Unified Theorien" bereits weitgehend ausgearbeitet ist, gibt es breiten Konsens darüber, dass konzeptionelle Fortschritte nur von einem Verständnis der Quantenstruktur der Raumzeit und der Physik bei der Planck-Skala zu erwarten sind. Die Stringtheorie spielt dabei eine ausgezeichnete Rolle, weil sie einerseits die einzig bekannte (störungstheoretisch) konsistente Quantentheorie der Schwerkraft ist und darüber hinaus mit nichtperturbativen Konzepten wie den D-branes bereits ganz neue Ideen und Anregungen für die Phänomenologie gebracht hat. Derzeit wird intensiv daran gearbeitet, die Methoden und Erkenntnisse, die mit Hilfe von Dualitäten für nichtperturbative Effekte in Situationen mit erweiterter Supersymmetrie gewonnen wurden, auf realistische Modelle zu übertragen. Das Verständnis nichtperturbativer Effekte ist in der Stringtheorie für die Supersymmetriebrechung und die Stabilisierung der sogenannnten Moduli sehr wichtig. Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit diesem Themenbereich, insbesondere mit der Berechnung topologischer Stringamplituden und nichtperturbativer Superpotentiale mit Hilfe von Mirror Symmetrie und weiteren Dualitäten in String-, M- und F-Theorie, sowie mit der Erforschung der Physik von D-branes. Die Arbeiten bauen zum Teil auf Methoden und Ergebnissen auf, die in verschiedenen internationalen Kollaborationen entstanden sind, und greifen auch neue Entwicklungen wie z.B. Stabilitätsfragen von Grundzuständen auf.

Fast ein Jahrhundert nach den revolutionären Entdeckungen der modernen Physik hat unser Naturverständnis mit dem Standardmodell der Teilchenphysik und dem Standardmodell der Kosmologie beeindruckende Erfolge zu verzeichnen. Grundlegende Fragen, wie die Zusammensetzung der dunklen Materie und der Ursprung der dunklen Energie, die zusammen die Dichte des Universums bei weiten dominieren, bleiben aber unbeantwortet. Entscheidende Hinweise für die Klärung dieser Fragen, wie etwa die erhoffte Entdeckung der Supersymmetrie, sind von den Experimenten des LHC am CERN (in Genf) zu erwarten, das 2007 in Betrieb gehen soll. Um die Fülle der zu erwartenden Daten sinnvoll selektieren und auswerten zu können, ist eine enge Zusammenarbeit von Theorie und Experiment von entscheidender Bedeutung. Während die Phänomenologie der Supersymmetrie und vieler "Grand Unified Theorien" bereits weitgehend ausgearbeitet ist, gibt es breiten Konsens darüber, dass konzeptionelle Fortschritte nur von einem Verständnis der Quantenstruktur der Raumzeit und der Physik bei der Planck-Skala zu erwarten sind. Die Stringtheorie spielt dabei eine ausgezeichnete Rolle, weil sie einerseits die einzig bekannte (störungstheoretisch) konsistente Quantentheorie der Schwerkraft ist und darüber hinaus mit nichtperturbativen Konzepten wie den D-branes bereits ganz neue Ideen und Anregungen für die Phänomenologie gebracht hat. Derzeit wird intensiv daran gearbeitet, die Methoden und Erkenntnisse, die mit Hilfe von Dualitäten für nichtperturbative Effekte in Situationen mit erweiterter Supersymmetrie gewonnen wurden, auf realistische Modelle zu übertragen. Das Verständnis nichtperturbativer Effekte ist in der Stringtheorie für die Supersymmetriebrechung und die Stabilisierung der sogenannnten Moduli sehr wichtig. Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit diesem Themenbereich, insbesondere mit der Berechnung topologischer Stringamplituden und nichtperturbativer Superpotentiale mit Hilfe von Mirror Symmetrie und weiteren Dualitäten in String-, M- und F-Theorie, sowie mit der Erforschung der Physik von D-branes. Die Arbeiten bauen zum Teil auf Methoden und Ergebnissen auf, die in verschiedenen internationalen Kollaborationen entstanden sind, und greifen auch neue Entwicklungen wie z.B. Stabilitätsfragen von Grundzuständen auf.