Die Strukturbildung stark wechselwirkender Teilchen (Hadronen und Atomkerne) ist das letzte unverstandene Rätsel des Standard-Modells der elekromagnetischen, der schwachen und der starken Wechselwirkung. “Im TRR 110 untersuchen wir, wie solche zusammengesetzten Teilchen aus den grundlegenden Materiebausteinen, den Quarks und Gluonen, entstehen und was deren Eigenschaften sind”, sagt Prof. Dr. Ulf-G. Meißner von der Universität Bonn, Sprecher des Transregio 110 „Symmetrien und Strukturbildung in der Quantenchromodynamik“.
Eine wichtige Rolle spielen dabei diskrete und kontinuierliche Symmetrien, die die Eigenschaften und Dynamik der Hadronen und Kerne wesentlich einschränken. Auch eine komplexere Form der stark wechselwirkenden Materie, wie zum Beispiel innerhalb von Neutronensternen, wird untersucht. Meißner: “Im TRR 110 wird zum ersten Mal übergreifend diese fundamentale Problematik der Elementarteilchen- und der Kernphysik angegangen.”
Beteiligt sind neben der Universität Bonn die Peking University (China), die Technische Universität München, das Institute of High Energy Physics der Chinese Academy of Sciences in Peking (China) und das Forschungszentrum Jülich. Die Fördersumme auf deutscher Seite beträgt bis 2024 bis zu 9,8 Millionen Euro.
Der TRR 110 passt fachlich zu den Transdisziplinären Forschungsbereichen “Mathematik, Modellierung und Simulation komplexer Systeme” sowie “Bausteine der Materie und grundlegende Wechselwirkungen” der Universität Bonn. In den Transdisziplinären Forschungsbereichen kommen Wissenschaftler aus den unterschiedlichsten Fakultäten und Disziplinen zusammen, um gemeinsam an zentralen zukunftsrelevanten Forschungsthemen zu arbeiten.
Wie tragen Effekte auf einer kleinen Skala zu etwas Größerem bei?
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert außerdem erneut den Sonderforschungsbereich „Die Mathematik der emergenten Effekte“ (SFB 1060). In den nächsten vier Jahren werden hierfür bis zu 6,8 Millionen Euro bereitgestellt. Sprecher ist Prof. Dr. Stefan Müller vom Exzellenzcluster Hausdorff Zentrum für Mathematik der Universität Bonn. Der SFB 1060 ist in den Transdisziplinären Forschungsbereich “Mathematik, Modellierung und Simulation komplexer Systeme” eingebettet.
Die beteiligten Wissenschaftler wollen verstehen, wie das Zusammenspiel vieler Einheiten auf einer kleinen Skala zum Auftreten neuer Effekte auf einer großen Skala führt. Dazu sollen neue mathematische Konzepte sowie Methoden entwickelt und in konkreten Beispielen angewendet werden. Im SFB werden dabei drei Schwerpunkte gesetzt: Die Analyse des kollektiven Verhaltens von Vielteilchensystemen sowohl in der Quanten- als auch in der klassischen Mechanik, die Untersuchung stochastischer Systeme und das durch sie beschriebene effektive Verhalten auf größeren räumlichen und zeitlichen Skalen. Ein dritter Bereich widmet sich dem Verständnis der geometrischen Strukturen, die diesen hochdimensionalen Problemen zugrunde liegen, und der Entwicklung effizienter numerischer Algorithmen. “Die enge Verknüpfung von Analysis, Wahrscheinlichkeitstheorie und Numerik verschafft dem SFB in diesem international sehr aktiven Forschungsfeld einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil”, erklärt Stefan Müller.
Durch die Ressourcen und die Sichtbarkeit des Hausdorff Zentrums konnten Wissenschaftler von international herausragenden Einrichtungen wie dem UCLA in Los Angeles, der Universität Oxford und der Max-Planck-Gesellschaft gewonnen werden. Der SFB wird getragen vom Institut für Angewandte Mathematik, dem Institut für Numerische Simulation und dem Mathematischen Institut der Universität Bonn.
Kontakt für die Medien:
Prof. Dr. Ulf-G. Meißner
Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik
Universität Bonn
Tel. 0228/73-2365
E-Mail: meissner@hiskp.uni-bonn.de
Prof. Dr. Stefan Müller
Institut für Angewandte Mathematik
Universität Bonn
Tel. 0228/7362253
E-Mail: stefan.mueller@hcm.uni-bonn.de