Aufstrebendes Raumzeitphysik aus der Quantengravitation

• Antragsteller: Daniele Oriti, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433545361

Die Schlüsselfrage, die wir in diesem Projekt ansprechen möchten, ist:"Was ist die effektive makroskopische Physik grundlegender Quantengravitationsmodelle?"Bestehende semi-klassische Modelle der frühen Kosmologie und der Physik Schwarzer Löcher sind grundsätzlich unvollständig. Aktuelle kosmologische Szenarienmachen beispielsweise Annahmen über den Anfangszustand des Universums beim Urknall oder bei hohen Energieskalen oder postulieren eine neue Physik, die die Urknallsingularität auflöst, die sie nicht vollständig begründen können . Nur eine Theorie der Quantengravitation kann diese Annahmen rechtfertigen, solche kosmologischen Szenarien modifizieren oder neue vorschlagen. In ähnlicher Weise liefern Modelle von quantenmechanischen Schwarzen Löchern sowohl Erkenntnisse als auch Rätsel, die in der semiklassischen Physik nicht lösbar sind. Die Quantengravitation sollte auch die Erfolge der semi-klassischen Kontinuumsphysik bei der Berücksichtigung von Beobachtungen erklären und zeigen, wie sich ihre Raumzeitstrukturen aus einer fundamentalen Theorie ergeben.Das Hauptziel dieses Projekts ist die Herleitung einer näherungsweisen Beschreibung von Geometrie und Materie aus Quantengravitationsmodellen, die ihre beobachtbare Signaturen im frühen Universum und in der Umgebung von Schwarzen Löchern identifizieren.Die Probleme, mit denen die Ansätze der Quantengravitation in diesem Zusammenhang konfrontiert sind, sind analog zu denen, mit denen die Theorie der kondensierten Materie routinemäßig konfrontiert ist (Extraktion der makroskopischen Dynamik aus der atomaren Beschreibung eines Systems). Inspiriert von dieser Analogie untersuchten wir die Idee der Raumzeit als ein Kondensate aus elementaren Bausteinen einer Quantengravitationstheorie. Dies ist die Grundlage des vorliegenden Projekts.Richtung I: QG und fundamentale KosmologieDie Kernfrage der ersten Forschungsrichtung dieses Projekts lautet:"Was geschah im sehr frühen Universum, jenseits des von der semiklassischen Physik beschriebenen Regimes, und was sind die physikalischen Signaturen für seinen Ursprung in der Quantengravitation?"Das Hauptziel dieser Richtung ist es, eine detaillierte effektive kosmologische Dynamik aus mikroskopischen Quantengravitationsmodellen zu extrahieren, die Physik des frühen Universums einzufangen und sie mit Beobachtungen in Kontakt zu bringenRichtung II: QG und Quantenphysik Schwarzer LöcherDie Kernfrage der zweiten Forschungsrichtung dieses Projekts lautet:„Was ist die Quantennatur von Schwarzen Löchern, die für ihre thermodynamischen und informationsverarbeitenden Eigenschaften verantwortlich ist? Kann sie durch Gravitationswellenbeobachtungen untersucht werden? “Das Hauptziel dieser Richtung ist die Verwendung grundlegender Quantengravitationsmodelle, um die Mikrostruktur und Dynamik von Schwarzen Löchern zu beschreiben. Dies soll erklären, wie sie Information speichern und verarbeiten, d.h. die Grundlage ihrer thermodynamischen Eigenschaften.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen