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Projekt
Optische Nichtlinearitäten des Quantenvakuums
Antragsteller
Professor Dr. Holger Gies; Professor Dr. Hartmut Ruhl
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392856280
Nichtlineare Selbstwechselwirkungen von Licht manifestieren unmittelbar die komplexen Eigenschaften des Quantenvakuums. Damit wird eine Abgrenzung zur klassischen Maxwell-Theorie des elektromagnetischen Felds sichtbar, da solche Wechselwirkungen das Superpositionsprinzip als fundamentale Eigenschaft des klassischen Vakuums verletzten.In der zweiten Förderperiode erforscht dieses Projekt die Konsequenzen der nichtlinearen Natur des Quantenvakuums für allgemeine Selbstwechselwirkungsphänomene, die von fokussierten Laserfeldern induziert werden. Ziel ist die Bestimmung und umfassende Beschreibung von hinreichend einfachen und effizienten experimentellen Konfigurationen, die sich als Entdeckungsexperimente dieser Phänomene auf der Grundlage von makroskopisch kontrollierbaren Hochintensitäts-Laserpulsen eignen.Dafür ist es notwendig, sich der Herausforderung der quantitativen Behandlung von virtuellen Quantenprozessen in realistischen Laserpulsen und den induzierten Signaturen sowie ihrer Dynamik in Raum und Zeit zu stellen. Das Projekt entwickelt weiter und verwendet Methoden der effektiven Feldtheorie, erforscht allgemeine photonische Observable der Quantenelektrodynamik (QED) in starken Feldern und zielt auf deren akkurate Berechnung aus ersten Prinzipien sowie einer angepassten Modellierung der Experimente. Ebenso sollen Fragen von konzeptioneller Bedeutung für den Hochintensitäts-Limes dieser Quantenfeldtheorie der Licht-Materie-Wechselwirkung mit modernen Renormierungstechniken adressiert werden. Auf methodischer Seite ist dafür die hochperformante Nutzung und Weiterentwicklung der numerischen und simulationstechnischen Werkzeuge notwendig, die in der ersten Förderperiode geschaffen wurden. Diese sind für eine quantitativ präzise Beschreibung der erwünschten Phänomene unabdingbar, ebenso wie die Modellierung des klassischen Hintergrunds. Auf konzeptioneller Seite treibt das Projekt die Erforschung struktureller Eigenschaften der QED bei höchsten Intensitäten voran.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
