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Kosmologie und Teilchenphysik
Kosmologie und Teilchenphysik sind eng miteinander verbunden, und die Quantenphysik kann sie auf verschiedenen Energieskalen beschreiben: So sind Quantenfluktuationen aus der Frühphase des Universums der Keim für die Bildung von Dichtefluktuationen im Universum, aus denen Galaxien und Sterne entstanden sind.
Die aktuelle Elementarteilchentheorie, das sogenannte "Standardmodell", basiert auf der Quantenphysik und erklärt die Massen der Elementarteilchen durch den "Higgs-Mechanismus". Es beschreibt auch, wie Protonen und Neutronen durch die "starke Wechselwirkung" aus Quarks entstehen.
Die zahllosen Rätsel der Kosmologie führen zu faszinierenden Forschungsfeldern, die Fragen untersuchen wie: Woher kommt die Materie-Antimaterie-Asymmetrie - eine Voraussetzung für das Auftreten der Materie im Universum, aus der wir bestehen -? Was ist die Natur der "dunklen Materie" und der "dunklen Energie"?
Um Antworten auf diese Fragen zu finden, entwickeln wir das derzeitige "Standardmodell" in mehrere Richtungen weiter. Die Fragen sind auch mit dem Verständnis der Bausteine der Materie verknüpft: Ist die Supersymmetrie in der Natur realisiert? Sind Quarks teilbar? Wie kann die Schwerkraft als Quantentheorie in das "Standardmodell" integriert werden? Unser Ziel ist es, eine einheitliche Theorie aller Elementarkräfte zu entwickeln.