Geheimnisse des Universums in all seinen Dimensionen entschlüsseln
Das Max Planck-IAS-NTU Center for Cosmology, Particle Physics and Geography bündelt Expertise aus Deutschland, Taiwan und den USA
Die Theorien, mit denen Forschende das Universum auf den kleinsten (Teilchenphysik) und größten Skalen (Kosmologie) beschreiben – vom Standardmodell bis zur Allgemeinen Relativitätstheorie – gelten jeweils als äußerst erfolgreich. Doch sie sind untereinander nicht vereinbar. Um ein tieferes Verständnis für das Universum in all seinen Dimensionen zu erlangen, wurde das Max Planck-IAS-NTU Center for Particle Physics, Cosmology and Geometry gegründet. Die Zusammenarbeit ist auf langfristigen Austausch, Nachwuchsförderung und offene Wissenschaft angelegt.
„Durch die Vereinigung des Fachwissens und des wissenschaftlichen Potenzials unserer drei Partnerinstitute entsteht ein globaler Knotenpunkt für Exzellenz und Wissenstransfer in der theoretischen Physik“, sagt Johannes Henn vom MPP. „Das Center fördert die Zusammenarbeit über institutionelle und disziplinäre Grenzen hinweg. So entstehen Synergien – etwa in der Entwicklung neuer mathematischer Werkzeuge für die Quantenfeldtheorie, in der Beschreibung von Elementarteilchenwechselwirkungen oder beim Verständnis der Physik des frühen Universums.“
Teilchenphysik befasst sich mit den fundamentalen Bausteinen der Materie auf subatomarer Ebene, während die Kosmologie die Struktur und Entwicklung des Universums als Ganzes untersucht. In den letzten Jahren wurden überraschende Verbindungen zwischen Teilchenphysik, Kosmologie und Geometrie entdeckt, welche neue Wege zur Beschreibung von Teilchenstreuung und zur Erforschung der Anfangsbedingungen des Universums nach dem Urknall eröffnen könnten. Durch die Integration dieser drei Disziplinen verspricht das neue Center Erkenntnisse, die aus der Perspektive einzelner Fachgebiete nicht zugänglich wären.
„Eine der bemerkenswertesten Entdeckungen der modernen Kosmologie ist die Tatsache, dass der heiße Urknall nicht der Beginn der Zeit war. Eine faszinierende Frage ist, was vor dem heißen Big Bang geschah und wie er die Ausgangsbedingungen für die Strukturen schuf, die wir im späten Universum sehen“, erklärt Daniel Baumann, Chee-Chun Leung Professor für Kosmologie an der NTU. „Mit diesem Center bringen wir Fachleute aus Teilchenphysik, Kosmologie und Geometrie zusammen, um neue Antworten auf die fundamentalen Fragen zur Entstehung und Entwicklung des Universums zu finden.“
„Noch vor zehn Jahren hätten es Teilchenphysiker:innen und Kosmolog:innen für absurd gehalten, dass die Beschreibung kollidierender Elementarteilchen etwas mit Kombinatorik, Algebra oder Geometrie zu tun haben könnte. Und umgekehrt ging es Mathematiker:innen genauso“, sagt Nima Arkani-Hamed, Gopal Prasad-Professor an der Schule für Naturwissenschaften am IAS. „Dass sich diese Verbindungen heute als real erweisen, ist eine stimulierende Überraschung – und eine Chance. Dieses Zentrum wird dabei helfen, diese bahnbrechende Entdeckung besser zu verstehen.“
Die offizielle Eröffnungssymposium fand vom 1. bis 3. September 2025 an der NTU statt. Der Forschungsbetrieb begann bereits einige Monate vor der feierlichen Eröffnung im Juli 2025. Eine Auftaktkonferenz ist vom 16. bis 20. März 2026 am IAS geplant. Die erste Förderperiode umfasst fünf Jahre. Die Co-Direktoren des Zentrums sind Johannes Henn (MPP), Nima Arkani-Hamed (IAS) und Daniel Baumann (NTU). Stellvertretende Co-Direktoren sind Matias Zaldarriaga (IAS), Bernd Sturmfels (MPI-MiS) und Yu-Tin Huang (NTU).
