Dualitäten zwischen Quantenfeldtheorien und Gravitationstheorien

Die Arbeitsgruppe stellt dabei Verallgemeinerungen der AdS/CFT-Korrespondenz – sogenannte Eichtheorie-Gravitationstheorie-Dualitäten – auf und untersucht diese. Ein Schwerpunkt sind hierbei gravitationsduale Beschreibungen von Eichtheorien ähnlich der Theorie der Quantenchromodynamik, welche die starke Wechselwirkung im Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschreibt. Ein anderer, besonders aktueller Fokus liegt im besseren Verständnis quantenkritischer Phasen in der Festkörperphysik, wie sie z.B. in Schwerelektronensystemen oder in Hochtemperatursupraleitern vorkommen, mit Hilfe der AdS/CFT-Korrespondenz. Diese Phasen zeichnen sich durch die Abwesenheit wohldefinierter Quasiteilchenanregungen und durch von der Landauschen Theorie der Fermiflüssigkeiten abweichendem thermoelektrischen Transport aus. Diese Eigenschaften werden von der AdS/CFT-Korrespondenz bei endlicher Temperatur und Dichte beschrieben, so daß das Studium schwarzer Löcher in der AdS/CFT-Dualität zu neuen universellen Einsichten in die Physik stark korrelierter Materie führt. Erste Ergebnisse existieren etwa zu Suprafluiden und Supraleitern, zum elektrischen Transport in ungeordneten stark korrelierten Systemen, und zu hydrodynamischem Transport und zur Viskosität.
Diese Ergebnisse sind auch relevant bei der Beschreibung des Quark-Gluon-Plasmas, eines neuen Zustands stark gekoppelter Materie bei endlicher Temperatur und Dichte, der eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des frühen Universums nach dem Urknall gespielt hat. Darüber hinaus untersucht die Arbeitsgruppe zeitabhängige Prozesse, Nichtgleichgewichtsdynamik, Thermalisierung und neuartige Verbindungen zwischen Quanteninformationstheorie und der Theorie schwarzer Löcher mit Hilfe der verallgemeinerten AdS/CFT-Korrespondenz.