Stringtheorie

Die Stringtheorie ist eine aussichtsreiche Lösung für ein tiefgreifendes Problem: wie verhält sich die alltägliche Gravitation bei geringen Abständen, in denen sich die Phänomene der Quantenphysik bemerkbar machen?

Im grundlegenden Ansatz der Stringtheorie sind die fundamentalen Objekte der Physik keine Punktteilchen mehr, sondern eindimensionale Objekte, so genannte Strings (englisch für Saiten). Es hat sich gezeigt, dass sich die Strings durch eine zehndimensionale Raum-Zeit bewegen und dort supersymmetrisch sein müssen. Diese Annahme hat viele Konsequenzen, zum Beispiel, dass neben den Strings auch höher-dimensionale Objekte, so genannte D-Branen, vorhanden sind.

Eine zentrale Frage ist, wie sich unsere gewohnte vierdimensionale Raumzeit mit der uns bekannten Physik aus dieser höherdimensionalen Theorie ableiten lässt.

In diesem Zusammenhang beschäftigt sich die Stringtheoriegruppe am MPP mit verschiedenen Kompaktifizierungsszenarien wie zum Beispiel der F-Theorie. Dabei untersuchen die Theoretiker auch, welche Auswirkungen diese für die Teilchenphysik und die Kosmologie haben.

Sie studieren außerdem die Quanteneigenschaften von schwarzen Löchern und die Struktur von Quantenstreuprozessen in der Quantenfeldtheorie und Quantengravitation. Weitere Schwerpunkte sind die mathematischen Eigenschaften von Kompaktifizierungen und insbesondere nicht-assoziative Algebren.

Zudem gibt es in der Stringtheorie überraschende Beziehungen zwischen verschiedenen physikalischen Theorien, so genannte Dualitäten. Eine dieser Dualitäten, die AdS/CFT-Korrespondenz, stellt eine Beziehung zwischen Gravitationstheorien und Quantenfeldtheorien her. Dabei steht AdS für den gekrümmten Anti-de Sitter-Raum und CFT für konforme Feldtheorie. Damit schaffen MPP-Wissenschaftler neue Verbindungen zwischen der Stringtheorie und der Physik der starken Wechselwirkung, die zwischen Quarks und Gluonen herrscht.