Revolution in der Quantengravitation: Neue Theorie im Labor getestet!
Forschende des Würzburger Exzellenzclusters ct.qmat haben in einer bahnbrechenden Studie eine neue Methode zur experimentellen Überprüfung der AdS/CFT-Korrespondenz zur Quantengravitation entwickelt, die möglicherweise unerklärbare Phänomene im Universum klären und technologische Innovationen revolutionieren könnte!
Würzburgs Physikteam sprengt die Grenzen der Gravitation! Ein vermutlich bahnbrechender Durchbruch in der Welt der Quantenphysik hat sich gerade ereignet. Forschende des Exzellenzclusters ct.qmat haben eine neuartige Methode entwickelt, um die faszinierenden Geheimnisse der Quantengravitation im Labor zu entschlüsseln! Ihr Ziel: die bisher unerklärlichen Phänomene auf der Quantenebene zu verstehen und die Gesetze der Gravitation neu zu definieren.
Wie ist es möglich, dass Gravitation für große Entfernungen so gut verstanden wird, während sie auf der kleinsten, quantenmechanischen Ebene noch viele Rätsel aufwirft? Um das herauszufinden, hat Professorin Johanna Erdmenger von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) mit ihrem Team an einem spannenden Projekt gearbeitet. „Um den Urknall oder das Innere schwarzer Löcher zu erklären, muss man die Quanteneigenschaften der Gravitation verstehen“, betont sie. Die klassischen Gravitationstheorien stoßen bei extrem hohen Energien an ihre Grenzen – genau hier setzt die Forschung an!
Die geheimnisvolle AdS/CFT-Korrespondenz
Zentral für ihre Untersuchungen ist die mysteriöse „AdS/CFT-Korrespondenz“. Diese Theorie, die bis heute noch nicht experimentell nachgewiesen wurde, könnte die Schlüsselrolle im Verständnis der Gravitation spielen! Sie behauptet, dass komplexe Gravitationstheorien in einem hochdimensionalen Raum durch simplere Quantentheorien, die sich an der Randfläche befinden, ausgedrückt werden können. Die komplexen Vorgänge im Inneren eines „Trichters“ könnten also durch einfachere Modelle am Rand dargestellt werden.
„Das hört sich kompliziert an, ist aber eigentlich ganz logisch“, erläutert Erdmenger. Diese Theorie wirkt wie ein Hologramm, das ein dreidimensionales Bild erzeugt, obwohl es auf einer flachen Fläche dargestellt wird. Durch diese Analogien wird es viel leichter, die Geheimnisse der Gravitationsprozesse auf der Quantenebene zu durchdringen!
Experimentelle Tests im Labor!
Jetzt wird es richtig spannend! Das Würzburger Team hat eine Methode entwickelt, um die Vorhersagen dieser faszinierenden Theorie im Labor zu testen. Mithilfe eines speziellen elektrischen Schaltkreises wird eine gekrümmte Raumzeit simuliert. „Die elektrischen Signale, die an den Verzweigungspunkten erzeugt werden, entsprechen den Gravitationsdynamiken, die wir an verschiedenen Orten innerhalb dieser Raumzeit antreffen würden“, erklärt Erdmenger begeistert. Die vorgestellten Berechnungen belegen, dass die Dynamik am Rand des Schaltkreises derjenigen im Inneren entspricht, und somit wird ein entscheidendes Vorhersagen der AdS/CFT-Korrespondenz greifbar!
Doch das ist noch nicht alles! Die praktischen Anwendungen dieser Durchbrüche könnten weit reichende technische Innovationen mit sich bringen. „Unsere Schaltkreise könnten revolutionäre Möglichkeiten schaffen, etwa für die verlustfreie Übertragung elektrischer Signale!“, so Erdmenger. Diese Entwicklungen könnten die Signalübertragung in künstlichen neuronalen Netzen vorantreiben und sie damit zukunftssicher gestalten.
Für dieses internationale Projekt kooperiert das Würzburger Forschungsteam mit renommierten Partnern wie der University of Alberta in Kanada und dem Max-Planck-Institut in Dresden. Gemeinsam begeben sie sich auf die Suche nach den Geheimnissen der Quantenwelt! Unterstützt wird dieses Vorhaben durch den Würzburg-Dresdner Exzellenzcluster „ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien“. Ein Zusammenschluss, der über 300 Forschende aus mehr als 30 Ländern vereint!
Das Exzellenzcluster verbindet die Universitäten Würzburg und Dresden und ist eine Hochburg für die Entwicklung neuester topologischer Quantenmaterialien. Dies könnte der Schlüssel für die Technologien der Zukunft sein! Der Donut symbolisiert die Verbindung von Physik und Mathematik in diesem einzigartigen Forschungsansatz.
Willst du mehr erfahren? Hier sind die Details zur aktuellen Studie: „Simulating Holographic Conformal Field Theories on Hyperbolic Lattices“ – veröffentlicht in den Physical Review Letters. Diese Forschung könnte alles verändern – bleiben Sie dran!
Für weitere Informationen kannst du Professorin Dr. Johanna Erdmenger kontaktieren unter: +49 931 31-85304 oder johanna.erdmenger@uni-wuerzburg.de.
