Verborgen meetkunde van de natuurwetten

Ruimtetijd en quantummechanica bevinden zich in het hart van de natuurkunde, en hebben geleid tot een spectaculair succesvol begrip van de natuurwetten. Men verwacht echter dat deze pijlers van de fundamentele natuurkunde slechts benaderingen zijn die uiteindelijk uit onderliggende concepten moeten voortkomen. Dat zien we op de meest dramatische wijze aan de singulariteit van de oerknal, waar het begrip van een gladde ruimtetijd geen betekenis meer heeft.

Recent zijn nieuwe meetkundige vormen ontdekt, “positieve geometrieën” geheten, in de data die het verstrooien van elementaire deeltjes en de samenhangende posities van kosmologische structuren aan de hemel beschrijven. “We denken dat die positieve geometrieën een tipje van de sluier zijn,” zegt Nima Arkani-Hamed. “Het zijn de eerste concrete voorbeelden van hoe principes van ruimtetijd en quantummechanica voort kunnen komen uit eenvoudigere wiskundige principes.” Tot nu toe zijn deze positieve geometrieën echter alleen ontdekt in vereenvoudigde modellen van de fysische wereld. Het doel van het UNIVERSE+-samenwerkingsverband is om deze nieuwe ideeën volledig te begrijpen en aan het licht te brengen,en om de meetkunde te vinden die relevant is voor de echte wereld, inclusief zwaartekracht en het uitdijende heelal.

Deze ontwikkelingen in de natuurkunde zijn nauw verbonden met significante vooruitgang in de wiskunde. “Positieve geometrieën zijn op zichzelf al fascinerende objecten, onafhankelijk van het natuurkundige kader waarin ze ontdekt zijn,” zegt Bernd Sturmfels. “Ik denk dat positieve meetkunde een glanzende toekomst heeft, met het potentieel om een levendig nieuw vakgebied op de grens van de natuur- en wiskunde te worden. Dat voor elkaar krijgen vergt in de komende jaren een gecoördineerde inspanning van natuur- en wiskundigen, en daaraan geeft de ERC Synergy Grant voor het UNIVERSE+-samenwerkingsverband nu een belangrijke impuls.”

Het Team

De hoofdonderzoekers van UNIVERSE+ brengen hun complementaire expertise in deeltjesfysica, kosmologie en wiskunde samen. Dit is het eerste samenwerkingsverband van deze soort, mogelijk gemaakt door het recente samenkomen van kritieke inzichten in wiskunde en natuurkunde. De groep heeft als doel om enkele van de meest talentvolle jonge mensen uit diverse achtergronden aan te trekken, om samen aan een veelzijdig onderzoeksprogramma te werken, met potentieel een significante impact op een breed scala aan wetenschappelijke onderwerpen in de deeltjesfysica, kosmologie en toegepaste wiskunde. Binnenkort worden onderzoeksposities aangekondigd voor wetenschappers die het team willen versterken.

Over de ERC Synergy Grants

De ERC Synergy Grants subsidiëren samenwerkingsprojecten die, door hun complexiteit, worden uitgevoerd door verschillende wetenschappers en hun onderzoeksgroepen, met als doel het maken van doorbraken die in individuele projecten niet mogelijk zouden zijn. Om die reden heeft de ERC subsidies van maximaal 10 miljoen euro beschikbaar, voor een periode van zes jaar.