Quantengravitation bei starker Kopplung und ihre Auswirkungen auf die Physik niedriger Energien

• Antragsteller: Dr. Max Wiesner
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557478919

In den letzten zehn Jahren wurden erhebliche Fortschritte erzielt, die unser Verständnis der Auswirkungen der Quantengravitation auf die Physik bei niedrigen Energien deutlich verbessert haben. In diesem Zusammenhang wurden viele neue Techniken entwickelt um effektive Theorien der Gravitation bei niedrigen Energien zu beschreiben, beispielsweise im Kontext der Kompaktifizierungen der Stringtheorie. Die meisten dieser expliziten Ergebnisse beruhen jedoch entweder auf einer schwach gekoppelten Beschreibung der Theorie oder einem hohen Mass an Supersymmetrie. Daher ist eine direkte Anwendung dieser Techniken auf Theorien, die unser Universum beschreiben, bisher nicht möglich. Um diese Situation zu verbessern, zielt dieses Projekt darauf ab, Techniken zu entwickeln, um die Dynamik stark gekoppelter Theorien der Quantengravitation mit minimaler oder nicht vorhandener Supersymmetrie zu beschreiben und explizite, realistische Modelle jenseits der Grenzen der hochgradig supersymmetrischen, perturbativen Stringtheorie zu konstruieren. Unser erstes Ziel ist es daher, die Quantengeometrie des quasi-Modulraumes vierdimensionaler Theorien mit minimaler Supersymmetrie bei starker Kopplung auszuarbeiten. Dazu werden wir von geometrischen Kompaktifizierungen der String-/F- und M-Theorie ausgehen und Stringdualitäten nutzen, um explizite Quantenkorrekturen für diese Modelle zu berechnen. Diese werden dann verwendet, um die stark gekoppelten Phasen und die Struktur der Singularitäten des quasi-Modulraumes zu klassifizieren. Das zweite Ziel ist es, die physikalischen Eigenschaften dieser stark gekoppelten Phasen zu bestimmen. Um dies zu erreichen, werden wir das Spektrum von leichten, nicht-kritischen Strings und deren Anregungen zunächst für Theorien mit erhöhter Supersymmetrie analysieren, diese Ergebnisse aber anschließend auf vierdimensionale Theorien mit minimaler Supersymmetrie ausweiten. Um effektive Theorien der Quantengravitation mit einer kleinen kosmologischen Konstante beschreiben zu können, fassen wir als drittes Ziel in Auge, den Einfluss einer nicht-trivialen Raumzeit-Vakuumenergie auf die Anregungen von (nicht-)kritischen Strings zu quantifizieren. Dazu werden wir Weltflächenmethoden mit holographischen Techniken kombinieren, um das Spektrum solcher Anregungen in supersymmetrischen Anti-de-Sitter-Räumen zu berechnen. Das vierte Ziel wird sein, das Zusammenspiel zwischen der Dynamik nicht-kritischer Strings in stark gekoppelten Regimen und der effektiven Physik bei niedrigen Energien zu untersuchen. Dies wird als Grundlage dienen, um skalare Potentiale und Supersymmetriebrechungseffekte in stark gekoppelten Phasen der Gravitation zu berechnen. Zum Schluss zielen wir darauf ab, Kandidaten für realistische Modelle für unser Universum in stark gekoppelten Phasen zu identifizieren, die eine kleine, positive kosmologische Konstante aufweisen, und die Implikationen solcher Modelle für die beobachtbare Physik zu erkunden.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen