SFB 1225:  Isolierte Quantensysteme und Universalität unter extremen Bedingungen (ISOQUANT)

Fachliche Zuordnung Physik
Förderung Förderung seit 2016
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273811115
 

Projektbeschreibung

In den vergangenen Jahren hat sich die Erforschung von Quantensystemen unter extremen Bedingungen zu einem verbindenden Forschungsthema entwickelt, das die traditionellen Grenzen der Spezialisierung von Hochenergie- und Kernphysik bis hin zur Atom- und kondensierten Materiephysik überschreitet. Quantensysteme unter extremen Bedingungen können trotz dramatischer Unterschiede in Schlüsselparametern wie Temperatur, Dichte oder Feldstärke charakteristische gemeinsame Eigenschaften aufweisen. Die Existenz universeller Bereiche, in denen selbst quantitative Übereinstimmungen zwischen scheinbar grundverschiedenen physikalischen Systemen beobachtet werden können, treibt eine bemerkenswerte Konvergenz von Forschungsaktivitäten voran. Dies ermöglicht es uns, eng verwandte Fragen - und oft sogar die gleichen - für sehr unterschiedliche physikalische Plattformen zu stellen. Durch die Nutzung von Synergien können wir umfassendere Antworten auf herausragende Fragen geben, als dies einzelne Systeme könnten. Auf diese Weise werden viele Fortschritte erzielt, die neue Perspektiven für langjährige Probleme eröffnen. Ein Hauptaugenmerk des Sonderforschungsbereichs liegt auf der Erforschung von extremen Bedingungen, die experimentell in Schwerionenkollisionen realisiert werden und die Quantenchromodynamik (QCD) untersuchen, sowie in hochgeladenen Ionen, die die Quantenelektrodynamik (QED) in starken Feldern erforschen. Darüber hinaus dienen ultrakalte Quantengase als vielseitige Modellsysteme für komplexe Probleme von wenigen bis vielen Teilchen. Gemeinsam decken diese Systeme mehr als zwanzig Größenordnungen im Temperatur- oder Energiebereich ab! Isolierte Systeme bieten besonders geeignete Rahmenbedingungen für grundlegende experimentelle und theoretische Fragestellungen. Die herausragende experimentelle Präzision von Experimenten mit hochgeladenen Ionen eröffnet hierbei die Möglichkeit, grundlegende Physik sogar über das Standardmodell der Teilchenphysik hinaus zu untersuchen. Eine wesentliche Stärke unseres Forschungsvorhabens ist die Untersuchung von transienten Phänomenen als auch Gleichgewichtseigenschaften mit einer gemeinsamen Herangehensweise. Dies erlaubt uns, einige der zurzeit drängendsten Fragen nach dem Thermalisierungsprozess, dem Wechselspiel zwischen starken Feldern und dem Vakuum bzw. der Materie, sowie der Phasenstruktur von Systemen unter extremen Bedingungen anzugehen. Wir erforschen Regime, in denen die dimensionslose Kombination aus Wechselwirkungsstärke, Erwartungswerten von Feldern und charakteristischer Energieskala oder Dichte der Zustände der Ordnung eins ist. Neben starken Kopplungen berücksichtigt dies auch Bereiche schwacher Kopplung in Anwesenheit starker Felder oder großer Fluktuationen, die weit entfernt vom Gleichgewicht auftreten.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche
Internationaler Bezug Norwegen, Österreich

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Beteiligte Institution GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH; Max-Planck-Institut für Kernphysik; Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MIS)
Beteiligte Hochschule Technische Universität Wien
Sprecher Professor Dr. Jürgen Berges