Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Matrix-Theorie als Alternative zur Stringtheorie?

09.09.2014

Physiker der Universität Wien erforschen Ursprung der Elementarteilchen

Auch nach der spektakulären Entdeckung des Higgs-Teilchens 2012 am CERN bleibt die Suche nach einer umfassenden Theorie der fundamentalen Wechselwirkungen eines der grossen ungelösten Probleme in der theoretischen Physik. Besondere Schwierigkeiten bereitet die Zusammenführung von Quantenmechanik und Gravitation.


Die Physiker Harold Steinacker und Jochen Zahn haben eine mögliche Alternative zur Stringtheorie entdeckt.

Copyright: Universität Wien

Physiker um Harold Steinacker von der Universität Wien untersuchen mit sogenannten Matrix-Modellen einen alternativen Zugang zur favorisierten Stringtheorie. Dazu publizierten sie kürzlich im Fachjournal "Progress of Theoretical and Experimental Physics".

Die Stringtheorie liefert für die Verbindung von Quantenmechanik und Gravitation einen weitreichenden Ansatz, führt aber in ihrer konventionellen Formulierung zu einer unüberschaubaren Vielfalt von Möglichkeiten. Dadurch ist die Vorhersagekraft der Theorie stark eingeschränkt. Hier setzt das vom FWF geförderte Projekt von Harold Steinacker, theoretischer Physiker an der Universität Wien, an.

"Die von uns genutzten, so genannten Matrix-Modelle sind bemerkenswert einfach. Dabei sind alle physikalischen Objekte und deren Dynamik in wenigen Matrizen codiert und beschrieben, insbesondere auch die Raumzeit und deren Geometrie", so Steinacker: "Die Modelle ermöglichen es, tiefliegende Fragen, z.B. über die Quantenstruktur der Raumzeit oder die Zahl der Dimensionen unserer Raumzeit zu untersuchen".

Die Tragweite dieses Zugangs ist allerdings umstritten: Insbesondere war bisher nicht klar, ob damit eine realistische Beschreibung der Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen überhaupt möglich ist. Knackpunkt hierbei ist eine essentielle Eigenschaft des Standard-Modells der Elementarteilchen, die sogenannte Chiralität. Es war nicht klar, ob und wie diese Eigenschaft in Matrix-Modellen realisiert werden kann.

Chiralität als Schlüsseleigenschaft
In der nun veröffentlichten Arbeit konnten Harold Steinacker und Jochen Zahn zeigen, dass auch die chiralen Eigenschaften des Standard-Modells im Rahmen der Matrix-Modelle zu realisieren sind. Sie fanden erstmals eine Konfiguration im Matrix-Modell, die dem Standard-Modell der Elementarteilchen zumindest in wesentlichen Zügen nahekommt. Der Ansatz führt zu einer Erweiterung insbesondere des Higgs-Sektors des Standard-Modells, dem eine geometrische Rolle zugewiesen wird, wenn auch in einer derzeit noch spekulativen Form.

Quanten-Geometrie
Grundlage hierfür sind neue mathematische Techniken der Quanten-Geometrie, welche in den vergangenen Jahren insbesondere an der Universität Wien entwickelt und adaptiert wurden. Die physikalischen Eigenschaften der Modelle können durch solche Quanten-Geometrien in zusätzlichen Dimensionen beschrieben und verstanden werden. "Der Zugang über Matrix-Modelle ermöglicht es dabei, Ideen der Stringtheorie aufzugreifen, die damit zusammenhängenden Probleme aber zu umgehen", erklärt Steinacker.

Diese Entwicklungen eröffnen einen bemerkenswert einfachen Zugang auf der Suche nach einer einheitlichen Theorie der fundamentalen Wechselwirkungen, in dem die Quantenphysik auch die Struktur der Raumzeit bestimmt. Bis zu einem hinreichenden Verständnis dieser Matrix-Modelle und deren Tragfähigkeit als fundamentale Theorie sei es jedoch noch ein langer unerforschter Weg, so der Physiker abschließend.

Publikation:
An extended standard model and its Higgs geometry from the matrix model: Harold C. Steinacker, Jochen Zahn. In: Progress of Theoretical and Experimental Physics 2014;
Doi: 10.1093/ptep/ptu111

Wissenschaftlicher Kontakt
Priv.-Doz. Dr. Harold C. Steinacker
Mathematische Physik
Fakultät für Physik,
Universität Wien
1090 Wien, Boltzmanngasse 5
T +43-4277-515 26
harold.steinacker@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Mag. Veronika Schallhart
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
Universität Wien
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 15 Fakultäten und vier Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.900 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit auch die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. 1365 gegründet, feiert die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum. www.univie.ac.at

Alexandra Frey | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten