Quantenfeldtheorie und Streuamplituden

Aus welchen Grundbausteinen besteht die Natur? Welche Kräfte halten sie zusammen? Diese Fragen bilden den Kern der Elementarteilchenphysik. Theoretische Physikerinnen und Physiker erforschen, wie Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen beschrieben werden können. Es gibt mehrere konkrete Hinweise dafür, dass wir bisher nur einen Teil des Bildes kennen.

Um herauszufinden, welche Bestandteile fehlen und wie sich das Bild vervollständigen lässt, sind die Forscher auf Anhaltspunkte aus experimentellen Beobachtungen angewieisen. Der wissenschaftliche Ansatz besteht darin, experimentelle Daten mit theoretischen Vorhersagen zu vergleichen. Letzteres erfordert das Verständnis der Quantenfeldtheorie, die dem Modell für die bekannten Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen zugrunde liegt.

Im Forschungsschwerpunkt Amplituden geht es um das Verständnis und die Berechnung von Wahrscheinlichkeiten von Streuprozessen in der Quantenfeldtheorie. Diese sind die grundlegenden Bausteine für Wirkungsquerschnitte, die an Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf gemessen werden können.

Streuamplituden haben neben dem phänomenologischen Aspekt auch faszinierende mathematische Eigenschaften. Sie erfüllen eine Reihe physikalischer Bedingungen und weisen offensichtliche und versteckte Symmetrien auf. Mitunter können die Amplituden einzig und allein aus ihrer Symmetrie und ihren analytischen Eigenschaften bestimmt werden. Viele moderne Berechnungsverfahren für die Amplituden basieren genau auf solchen strukturellen Erkenntnissen.

Schlüsselbegriffe zur Forschungsausrichtung der Gruppe:

  • Streuamplituden von Elementarteilchen
  • Feynman-Integrale, Differentialgleichungen und spezielle Funktionen
  • Infrarot-Divergenzen in der Quantenfeldtheorie
  • Konforme Symmetrie und Supersymmetrie
  • AdS/CFT-Korrespondenz, N = 4 super Yang-Mills Theorie

Quantenfeldtheorie am MPP

Prof. Dr. Johannes Henn und Dr. Babette Döbrich (Fotos: A. Griesch/MPP; privat)

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Cluster-Algebren sind Sets von Formeln, die miteinander in Verbindung stehen. Aus vereinfachten Theorien wurden sie zum ersten Mal für eine reale Quantenfeldtheorie weiterentwickelt. (Grafik: Carolin Leyck)

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Professor Dr. Johannes Henn (Foto: Isabel Jasnau)

Johannes Henn ist neuer Direktor am Max-Planck-Institut für Physik

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Carrôlo, Sérgio PhD Student sergio.carrolo 201 A.3.73
Corradini, Dimitri PhD Student dimitri.corradini 427 A.3.50
Ditsch, Sara PhD Student sara.ditsch 293 A.3.52
Haensch, Maximilian Student maximilian.haensch 334 A.3.66
Hegde, Subramanya, Dr. Postdoc subramanya.hegde 596 A.3.73
Henn, Johannes, Prof. Dr. Director johannes.henn 420 A.3.51
Kuo, Chia-Kai, Dr. Postdoc chia-kai.kuo 200 A.3.54
Lim, Jungwon PhD Student jungwon.lim 317 A.3.52
López-Falcón, Diana, Dr. Scientific Coordinator diana.lopez-falcon 427 A.3.77
Ma, Rourou PhD Student rourou.ma 200 A.3.89
Mazzucchelli, Elia PhD Student elia.mazzucchelli 200 A.3.54
Raman, Prashanth, Dr. Postdoc prashanth.raman 317 A.3.75
Redl, Julia Secretary julia.redl 334 A.3.47
Salvatori, Giulio, Dr. Postdoc giulio.salvatori 334 A.3.54
Scholtes, Sorana Communication & Outreach sorana.scholtes 434 A.3.09
Vazão, Francisco PhD Student francisco.vazao 200 A.3.89
Willen, Aaron Student aaron.willen 334 A.3.66
Yang, Qinglin Postdoc qinglin.yang 544 A.3.75
Zhang, Shun-Qing, Dr. Postdoc shun-qing.zhang 405 A.3.87
Zhu, Yujiao Postdoc yujiao.zhu 427 A.3.50