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EXC 2121:  Das Quantisierte Universum II

Fachliche Zuordnung Teilchen, Kerne und Felder
Astrophysik und Astronomie
Informatik
Mathematik
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung Förderung seit 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390833306
 
Der Exzellenzcluster Quantum Universe II (QU-II) zielt auf die Erweiterung unseres Verständnisses der Naturgesetze ab – von der frühesten Quantenära der kosmologischen Entwicklung bis zu den größten gravitativen Strukturen des heutigen Universums. Trotz der Erfolge des Standardmodells der Teilchenphysik und der Allgemeinen Relativitätstheorie bleiben grundlegende Fragen offen: Woher rührt die große Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie? Woraus besteht die Dunkle Materie? Was verursacht die beschleunigte Expansion des Universums? Wie kann Gravitation quantenmechanisch beschrieben werden und durch welche mathematischen Strukturen? QU-II hat ein interdisziplinäres Forschungsprogramm konzipiert, um den Ursprung von Masse, die Natur der Dunklen Materie und die Verbindung von Gravitation zur Quantenwelt aus vier Blickwinkeln zu ergründen: Higgs-Physik, Dunkle Materie, Gravitationswellen und Quantengravitation. In weniger als einem Jahrzehnt hat die Gravitationswellenforschung die Astronomie, Kosmologie und Teilchenphysik revolutioniert. Der Large Hadron Collider am CERN hat erste Eigenschaften des Higgs-Bosons mit zehn Prozent Genauigkeit gemessen, während Detektoren im Labor und im Weltraum Eigenschaften der Dunklen Materie eingrenzen konnten. QU-II wird Fortschritte im Verständnis der Higgs-Physik erzielen, indem es deren Beziehung zur Entwicklung des Universums, zur Dunklen Materie und zu Gravitationswellen erforscht. Die Suche nach Dunkler Materie stimuliert neue Experimente und astrophysikalische Suchstrategien, wobei QU-II auf ein einzigartiges Programm lokal durchgeführter Experimente zurückgreift. Der Cluster entwickelt Gravitationswellendetektoren der nächsten Generation und arbeitet an der Vorhersage von Gravitationswellen, die von kompakten Objekten oder im frühen Universum produziert wurden. Eine Stärke ist die Synergie zwischen Experimenten zur Dunklen Materie und Gravitationswellen. Zum Verständnis der Quantengravitation werden neue Ideen der theoretischen Physik sowie moderne geometrische und algebraische Strukturen erforscht, basierend auf einzigartiger Expertise im Cluster. Um die Flut neuer Daten in Experiment und Theorie zu nutzen, werden innovative Methoden der künstlichen Intelligenz entwickelt, die Synergien zwischen den Forschungsfeldern schaffen und auf alle Bereiche des Clusters anwendbar sind. QU-II zeichnet sich durch breite wissenschaftliche Kernkompetenz in Astrophysik, Kosmologie, Teilchenphysik und Mathematik aus. Der Cluster wird Grundlagenforschung nachhaltig beeinflussen und hat enormes Potenzial für Durchbrüche und Entdeckungen. Darüber hinaus hat QU-II Maßnahmen entwickelt, um Chancengleichheit und Vielfalt sicherzustellen und den Nutzen für die Gesellschaft zu optimieren. In einem hochgradig internationalen Umfeld werden die Führungskräfte von morgen eine erstklassige Ausbildung in moderner Wissenschaft und Technologie erhalten.
DFG-Verfahren Exzellenzcluster (ExStra)
Antragstellende Institution Universität Hamburg
 
 

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