Quelle: JGU 20. Juli 2023.

20. Juli 2023 – Der theoretische Physiker Marvin Schnubel von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) erhält ein Feodor Lynen-Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung. Es ermöglicht ihm, ab Herbst dieses Jahres als Postdoc am berühmten Brookhaven National Laboratory (BNL) in den USA zu forschen. Marvin Schnubel hat während seiner Doktorarbeit in der Gruppe von Prof. Dr. Matthias Neubert einen neuartigen theoretischen Ansatz genutzt, um Präzisionstests des Standardmodells der Teilchenphysik in Bezug auf das Higgs-Teilchen durchzuführen. Im Rahmen eines seiner Forschungsvorhaben am BNL möchte er diesen Ansatz weiterentwickeln und auf weitere Prozesse anwenden.

Das „Handwerkszeug“ von Marvin Schnubel ist die sogenannte „effektive Feldtheorie (EFT)“. „Sie ist die verbindende Klammer all meiner Forschungsprojekte, in Mainz wie in Brookhaven“, erläutert Marvin Schnubel. „Denn so unterschiedlich die Projekte sind, die zugrundeliegende Herangehensweise ist identisch und jeweils fest verankert im Bereich der EFT.“

Ausgangspunkt ist dabei das sogenannte Standardmodell (SM) der Teilchenphysik. Es beschreibt die Eigenschaften und Wechselwirkungen der fundamentalen Bausteine – der Elementarteilchen – mit erstaunlicher Präzision. Und doch ist klar, dass es nicht die endgültige Theorie sein kann. Beispielsweise erklärt das SM nicht, was dunkle Materie ist oder warum die Massen der einzelnen Elementarteilchen so stark unterschiedlich sind. Eine Möglichkeit zu einer vollständigeren Theorie zu gelangen, ist der Vergleich von theoretischen Vorhersagen auf Basis des SM mit dem Experiment. Gibt es hier Abweichungen, ist das ein Hinweis auf neue Physik. In dem Zusammenhang stellen EFTs Vereinfachungen des kompletten SM dar, mit deren Hilfe man Rechnungen durchführen und aus ihnen präzise Vorhersagen ableiten kann.

In einem von Marvin Schnubels Forschungsprojekten am BNL geht es um Axion-artige Teilchen, die vielversprechende Kandidaten für dunkle Materie sind – hier gilt es deren Eigenschaften, etwa ihre Wechselwirkungen, theoretisch vorherzusagen und mit experimentellen Befunden zu korrelieren bzw. passende Experimente zu konzeptionieren. Entsprechende Vorarbeiten aus der Mainzer Zeit gibt es bereits. Ein zweites Projekt zielt darauf ab, möglichst präzise Vorhersagen aus dem Standardmodell herzuleiten und mit dem experimentell gemessenen Wert zu vergleichen. Denn nur wenn die Theorie ähnlich präzise ist wie das Experiment lassen sich verlässliche Aussagen bezüglich möglicher Abweichungen – und somit im Hinblick auf das Vorkommen neuer Teilchen – treffen. „Wenn Teilchen mit sehr verschiedenen Energien interagieren, kommen traditionelle theoretische Methoden oft an ihre Grenzen. Unter anderem in meiner Doktorarbeit wurde dieses Problem in Bezug auf Entstehung und Zerfall des Higgs-Teilchens aus zwei Gluonen am LHC gelöst“, so Marvin Schnubel. „Dazu haben wir auf Basis der EFT die sogenannte Soft Collinear Effective Theory (SCET) genutzt, mit deren Hilfe sich Prozesse in einzelne Anteile zerlegen lassen und sich so der Gesamtprozess insgesamt besser berechnen lässt. Dabei ist die SCET Methode die erste, die in dem Bereich ausreichend genaue analytische Berechnungen erlaubt.“ Am BNL will Marvin Schnubel die SCET Methode auf weitere Prozesse anwenden und weiterentwickeln, um einerseits die Methode als State-of-the-Art Rechnung zu etablieren und andererseits wichtige theoretische Vorhersagen für Experimente abzuleiten.

Über das Stipendium
Der Biochemiker und Nobelpreisträger Feodor Lynen hat sich als Präsident der Alexander von Humboldt-Stiftung (1975-1979) dafür eingesetzt, das internationale Humboldt-Netzwerk für Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler aus Deutschland zu öffnen. Mit dem nach ihm benannten und aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung finanzierten Stipendium ermöglicht die Humboldt-Stiftung überdurchschnittlich qualifizierten Postdocs oder erfahrenen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland, die am Anfang ihrer wissenschaftlichen Laufbahn stehen, langfristige und weltweite Forschungsaufenthalte im Ausland.

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• Ehrungen

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Quelle: Alexander von Humboldt-Stiftung 4. Oktober 2022.

4. Oktober 2022 – Die Alexander von Humboldt-Stiftung beglückwünscht Alain Aspect und Anton Zeilinger zur Auszeichnung mit dem Physik-Nobelpreis, den sie gemeinsam mit John F. Clauser erhalten. Die drei Quantenforscher werden „für ihre bahnbrechenden Experimente mit verschränkten Photonen, mit denen sie die Verletzung der bellschen Ungleichung nachwiesen und Pionierarbeit in der Quanteninformatik leisteten“ geehrt, so das Nobelpreiskomitee. Die Ergebnisse hätten den Weg geebnet für neue, auf Quanteninformation basierende Technologien.

Insgesamt haben nun bereits 59 Forscher*innen aus dem weltweiten Netzwerk von Geförderten der Humboldt-Stiftung einen Nobelpreis erhalten.

Alain Aspect, geboren 1947 in Frankreich, ist Professor für Physik an der Université Paris-Saclay und der École Polytechnique, Frankreich. Bereits 1999 wurde er mit dem Humboldt-Forschungspreis ausgezeichnet und kooperierte als Preisträger mit Kolleg*innen im Fachbereich Physik der Universität Konstanz.

Anton Zeilinger, geboren 1945 in Österreich, forscht an der Universität Wien, war 2013 bis 2022 Präsident der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und wurde 2001 mit dem Humboldt-Forschungspreis ausgezeichnet. Als Humboldt-Preisträger war Zeilinger am Institut für Physik der Humboldt-Universität zu Berlin und an der Universität Potsdam zu Gast. Im Humboldt-Netzwerk ist er als Gutachter und Gastgeber für Lynen-Forschungsstipendiat*innen aktiv.

„Wir gratulieren Alain Aspect, John F. Clauser und Anton Zeilinger ganz herzlich. Ihre Arbeit läutete eine neue Ära der Quantentechnologie ein und zeigt die Bedeutung von Grundlagenforschung. Und die Ergebnisse ihrer herausragenden Experimente und Arbeiten in der Quantenmechanik haben ihren Weg in erste Anwendungen bereits gefunden“, sagt der Präsident der Alexander von Humboldt-Stiftung Hans-Christian Pape. „Besonders freut uns natürlich, dass mit Alain Aspect und Anton Zeilinger zwei weitere Humboldtianer zum Kreis der Nobelpreisträger zählen.

Über die Alexander von Humboldt-Stiftung
Jährlich ermöglicht die Alexander von Humboldt-Stiftung über 2.000 Forscher*innen aus aller Welt einen wissenschaftlichen Aufenthalt in Deutschland. In weltweit über 140 Ländern pflegt die Stiftung ein fächerübergreifendes Netzwerk von mehr als 30.000 Humboldtianer*innen – unter ihnen 59 mit Nobelpreis.

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• Quantenkommunikation im Weltraum?

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