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Brücke zwischen Stringtheorie und Festkörperphysik geschlagen:
Nachwuchswissenschaftler des Albert-Einstein-Instituts erhalten Publikationspreis
Der mit 500 Euro dotierte Preis für die beste Publikation von Nachwuchswissenschaftlern im Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment (JSTAT) für das Jahr 2008 geht an drei junge Wissenschaftler vom
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI). Im prämierten Artikel werden verblüffende Eigenschaften der Stringtheorie untersucht, die bislang Modellen der Festkörperphysik und des Magnetismus vorbehalten waren. Zitat der Jury: „[...] The work makes several important steps in the development of this theory. [...]“
Das Journal of Statistical Mechanics vergibt den Publikationspreis jährlich. Voraussetzung für eine erfolgreiche Bewerbung ist nicht nur ein exzellenter wissenschaftlicher Artikel, sondern auch dass die Promotion aller beteiligten Autoren nicht länger als fünf Jahre zurück liegt. Dr. Niklas Beisert, Leiter einer Max-Planck-Forschungsgruppe am AEI, sowie seine Doktoranden Till Bargheer und Florian Loebbert freuen sich über die Auszeichnung und die Würdigung ihrer Forschungsarbeit.
Auf der Suche nach einer vereinheitlichten Theorie:
Dualität von Quantenfeld- und Gravitationstheorie
In der physikalischen Beschreibung der Natur unterscheidet man vier fundamentale Kräfte: Die elektromagnetische Kraft, die starke und schwache Kernkraft, sowie die Gravitation. Die ersten drei dieser vier Kräfte werden im Rahmen der theoretischen Physik durch sogenannte Quantenfeldtheorien beschrieben; die Gravitationskraft hingegen durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie. Eine mögliche Vereinigung dieser beiden Theorienklassen und damit die Erklärung der physikalischen Naturgesetze aus einem einheitlichen Prinzip heraus ist eines der größten offenen Probleme der modernen Physik. Seit einigen Jahren wird an vielen wissenschaftlichen Instituten der Welt an einer sogenannten Dualität zwischen bestimmten Quantenfeld- und Gravitationstheorien geforscht. Es wird vermutet, dass spezielle Quantenfeldtheorien sich auf Gravitationstheorien bzw. Stringtheorien in einer bestimmten Raumzeitkonfiguration exakt abbilden lassen. Das heißt, dass beide Theorien in dieser besonderen Konfiguration genau dasselbe beschreiben, also dual sind. Diese Vermutung hat großes Potential, zum Verständnis einer möglichen vereinheitlichten Theorie beizutragen.
In der Max-Planck-Forschungsgruppe „Dualität und Integrable Strukturen"
am Albert-Einstein-Institut, der die drei ausgezeichneten Forscher angehören, werden die mathematischen Strukturen dieser dualen Theorien erforscht. Die zugrundeliegenden Modelle beruhen auf Verallgemeinerungen bekannter Methoden aus der Festkörperphysik. Insbesondere wird eine sehr hilfreiche Eigenschaft der an der Dualität beteiligten Theorien untersucht, die sogenannte Integrabilität. Integrabilität bedeutet, dass es in den Theorien neben der Energie und dem Impuls noch viele weitere Größen (Ladungen) gibt, die in physikalischen Prozessen erhalten bleiben. Die Bestimmung des Energiespektrums und physikalischer Prozesse wird durch diese Ladungen extrem vereinfacht und in vielen Fällen werden konkrete Berechnungen überhaupt erst ermöglicht.
Die prämierte Forschung
befasst sich mit dieser Ladungserhaltung. Es wurde gezeigt, wie man erhaltene Größen rekursiv erzeugen, also komplexe Ladungen aus einfachen Ladungen generieren kann, wobei deren spezielle Eigenschaften erhalten bleiben. Insbesondere beweist diese Konstruktion, dass die integrablen Strukturen, die in diesem Gebiet bereits seit einigen Jahren erfolgreich eingesetzt werden, überhaupt mathematisch konsistent definiert werden können.
Die Preisträger
Till Bargheer (geb. 1980) studierte Physik an der Universität Kiel. Nach einem Studienaufenthalt an der Princeton University nahm er 2008 seine Promotion unter der Betreuung von Dr. Niklas Beisert am AEI auf.
Dr. Niklas Beisert (geb. 1977) war nach Physikstudium an der Technischen Universität München und Promotion am Albert-Einstein-Institut (2004) zunächst als Dozent, dann als Assistant Professor an der Princeton University tätig. Seit August 2006 leitet er die Max- Planck-Forschungsgruppe „Dualität und Integrable Strukturen“ am AEI. 2005 erhielt Beisert die Otto-Hahn-Medaille. Mit dieser Medaille zeichnet die Max-Planck-Gesellschaft jedes Jahr junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für herausragende wissenschaftliche Leistungen aus. 2007 wurde er für seine Beiträge zum besseren Verständnis einer vierdimensionalen Quantenfeldtheorie mit der Gribov-Medaille der European Physical Society ausgezeichnet.
Florian Loebbert (geb. 1983) studierte an der Universität Köln und der University of Cambridge Physik und promoviert seit 2007 unter der Betreuung von Dr. Niklas Beisert am AEI.
Weitere Informationen:
Dr. Niklas Beisert, Tel.: 0331 – 567 7330, niklas.beisert@aei.mpg.de
Der prämierte Artikel J. Stat. Mech. (2008) L11001 „Boosting nearest-neighbour to long- range integrable spin chains" von T. Bargheer, N. Beisert, F. Loebbert, kann unter http://dx.doi.org/10.1088/1742-5468/2008/11/L11001 abgerufen werden.
Mitteilung von JSTAT/IOP auf http://www.iop.org/EJ/jstat/ (siehe unten)
Dr. Elke Müller, Pressesprecherin,
Tel.: 0331 – 567 7303, elke.mueller@aei.mpg.de
Susanne Milde, Milde Marketing Wissenschaftskommunikation,
Tel.: 0331 – 583 93 55, milde@mildemarketing.de
http://www.aei.mpg.de, http://www.aei.mpg.de/~nbeisert
Mitteilung von JSTAT/IOP auf http://www.iop.org/EJ/jstat/
2008 JSTAT Young Scientist Prize
Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment is pleased to announce the winners of the 2008 JSTAT prize for young scientists. Till Bargheer, Niklas Beisert and Florian Loebbert (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Potsdam, Germany) have won the award for their letter "Boosting nearest-neighbour to long-range integrable spin chains". We congratulate the winners.
We want to thank all of the entrants of the 2008 competition as well as the panel of JSTAT Advisory Board members and editors who assessed the nominated papers. Part of the assessors' report on the winning article follows:
"The letter by Bargheer, Beisert and Loebbert treats a relatively new class of integrable quantum spin chains, with 'perturbatively long-range' interactions. The novel feature of these models is that they involve an expansion parameter λ, and the range of the interaction grows with the order of expansion in λ. The work makes several important steps in the development of this theory: it is shown how the notions of bi-local charges and the boost operator extend to this class of models, thus giving rise to Yangian symmetry. It looks plausible that the construction extends to all orders in λ. If so, interestingly, the symmetry gives a natural explanation for the structure of the 'dressing factor', Eq. (29), conjectured previously in [14]. It is possible that understanding the role of the 'boost' will eventually lead to an understanding of the mysterious 'crossing relations' that are at the heart of all recent progress in these models. Obviously, the main interest of this class of models is in the realm of Maldacena's gauge/AdS duality. "
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