Holografische Dualität in der Quantenwelt

Das Projekt "Fundamentals and applications of holographic duality" (HOLOERG) bezog seine Motivation aus dieser Verbindung mit weitreichenden Auswirkungen auf fundamentale Naturgesetze. Hier könnten die Wissenschaftler zu einem neuen Verständnis der Phänomene der Quantenfeldtheorie gelangen.

Man widmete der Anwendung der Holografie zum Durchschauen der Hochtemperatur-Supraleitfähigkeit und der Eigenschaften von Supraleitern, die mit konventionellen Ansätzen nur schwer zu erfassen sind, große Anstrengungen. Im Rahmen des HOLOERG-Projekts offenbarte diese radikal neue "holografische Dualitätsansatz" völlig neue Erkenntnisse.

Laut der klassischen Theorie der Gravitation verhält sich die Raumzeit zu jedem massiven Objekt wie eine Bowlingkugel, die in der Mitte eines Trampolinsprungtuchs aus Gummi eingesunken ist. In der Quantenfeldtheorie vermitteln Teilchen namens Graviton die Schwerkraft. Mit der Versöhnung der beiden Theorien konnte besser erklärt werden, auf welche Weise stark wechselwirkende Systeme schwach miteinander verknüpft sind.

In der Natur treten stark wechselwirkende Systeme auf, zum Beispiel in Form von Supraleitern und Josephson-Kontakten. Diese werden durch Einfügen einer dünnen Schicht aus einem nicht supraleitenden Material zwischen zwei Lagen aus supraleitendem Material hergestellt. Weitere interessante Anwendungen finden sich in der Physik der kondensierten Materie.

Die HOLOERG-Wissenschaftler entwickelten die mathematische Möglichkeit zur Beschreibung des Quantenuniversums in holografischen Begriffen. Im Einzelnen entsprachen die Phänomene, die in einem dreidimensional Bereich stattfinden, ganz anderen Phänomenen, die deren zweidimensionaler Außengrenze ablaufen. Diese mathematische Übereinstimmung wurde gleichermaßen auf vierdimensionale Gebilde angewandt.

Dieser Ansatz erweiterte den konventionellen Blick auf die Quantenphysik, die physikalische Phänomene unter Einsatz von Störungen an Feldern beschreibt, die sich als Teilchen oder Wellen manifestieren. Um das kuriose Verhalten der Materie zu verstehen, betrachtete das HOLOERG-Projekt das Innere zwischen den niederen und höheren Dimensionen, was spannende Auswirkungen auf die Laborexperimente hatte.