Verallgemeinerte Maxwell-Theorien - theoretische Struktur und experimentelle Tests

• Antragsteller: Professor Dr. Claus Lämmerzahl
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505676591

Das elektromagnetische Feld ist eines der wichtigsten physikalischen Systeme. Alle Informationen, die wir erhalten und alle Messungen, die wir durchführen, basieren auf der Elektrodynamik. Obwohl die Maxwell-Gleichungen eine äußerst erfolgreiche Beschreibung aller elektromagnetischen Phänomene liefern, gibt es gute Gründe, diese Theorie zu überdenken: (i) Die Standardformulierung der Elektrodynamik führt zu schwerwiegenden Problemen beim Problem der Selbstkraft (Strahlungsrückwirkung) geladener Punktteilchen. Man leitet sowohl unphysikalische Vorbeschleunigungen als auch runaway-Lösungen her. (ii) Bei konstruktiven axiomatischen Ansätzen zur Bestimmung der Raum-Zeit-Geometrie der Allgemeinen (und Speziellen) Relativitätstheorie spielen die Eigenschaften des Lichts eine wesentliche Rolle. Jede Modifikation der elektrodynamischen Phänomene steht auch in direktem Zusammenhang mit einer veränderten Raum-Zeit-Geometrie. Dies hängt auch mit (iii) der Suche nach einer Theorie der Quantengravitation zusammen. Da nach unserem heutigen Verständnis Allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie theoretisch unvereinbar sind, muss sich eine neue Theorie, die die geometrischen und Quantenaspekte unserer Welt verbindet, von mindestens einer dieser Theorien unterscheiden, was der Konsistenz halber auch die Maxwell-Gleichungen verändern würde. Daher ist es von größter Bedeutung, herauszufinden, ob die allen elektromagnetischen Erscheinungen zugrunde liegenden Gleichungen die bekannten Maxwell-Gleichungen sind oder ob Modifikationen berücksichtigt werden müssen. Dementsprechend müssen wir alle möglichen Modifikationen strukturiert diskutieren und die experimentelle Bedeutung dieser Modifikationen untersuchen. Dabei gehen wir systematisch vor, indem wir nichtlineare, nicht-lokale und nicht-homogene Erweiterungen der Maxwell-Gleichungen diskutieren. Für diese Modifikationen diskutieren wir die Wellenausbreitung, stationäre Lösungen für punktartige Quellen, die Bewegungsgleichung für geladene Teilchen einschließlich der Selbstkraft, das Wasserstoffatom und das Äquivalenzprinzip für elektromagnetisch gebundene Systeme. Die geplante Untersuchung ist zwar theoretisch, aber auch experimentell von hoher Relevanz: Sie kann zusätzliche oder neue Interpretationen bereits durchgeführter Experimente liefern und neue Experimente zu bestimmten Aspekten der Maxwell-Gleichungen vorschlagen. Sollte sich herausstellen, dass die Maxwell-Gleichungen modifiziert werden müssen, müssen auch alle Messungen und Beobachtungen neu interpretiert werden.Orléans und Bremen gehören weltweit zu den aktivsten Gruppen auf diesem Forschungsgebiet. Dieses Projekt wird von einer Mischung aus gemeinsamer und komplementärer Expertise profitieren. Beide Gruppen sind mit internationalen Kooperationen auf höchstem Niveau verbunden. Die Koordinatoren, weitere Antragsteller und weitere Mitarbeiter bilden ein starkes Team, um am vorgeschlagenen Arbeitsplan zu arbeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien, Frankreich, Italien, Mexiko
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Volker Perlick
• Kooperationspartner: Professor Dr. Salvatore Cappozziello; Professor Dr. J.A. Helayel-Neto; Professor Dr. Alfredo Macías; Professor Dr. Alessandro Spallicci