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KOSMOLOGIE icon research group

Dunkle Energie und modifizierte Schwerkraft

Die Ausdehnung des Universums und die Bildung kosmischer Strukturen sind ein Prüfstand für die Eigenschaften der Schwerkraft auf den größten Längenskalen, wo neue und unerwartete Gravitationsphänomene auftreten und Abweichungen von der allgemeinen Relativitätstheorie beobachtet werden können. Dunkle Energie kann die beschleunigte Expansion des Universums in seinen späten Entwicklungsphasen antreiben und eine Alternative zur kosmologischen Konstante darstellen, und alternative Theorien der Gravitation stellen unser Verständnis der Konstruktionsprinzipien von Feldtheorien auf die Probe. Wir wollen solche Theorien mit Daten der europäischen Euclid-Satellitenmission testen, die eine dreidimensionale Vermessung der kosmischen Materieverteilung durchführen wird und in der Lage ist, kosmologische Modelle jenseits des Standardmodells zu überprüfen. Wir entwickeln und testen modifizierte Theorien der Schwerkraft und untersuchen die Expansionsgeschichte des Universums auf modellunabhängige Weise

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Group: Prof. Luca Amendola

Group: Prof. Matthias Bartelmann

Group: Prof. Lavinia Heisenberg

Group: Prof. Christof Wetterich

Physik des frühen Universums und Teilchenkosmologie

Physikalische Prozesse im Universum untersuchen die Naturgesetze auf einer sehr hohen Energieskala und stellen eine Verbindung zwischen der Gravitations- und der Inflationsphysik, der Teilchenphysik und deren Standardmodell her. Wir untersuchen Inflationsmodelle, ihre Beziehung zu sehr leichten Elementarteilchen wie Neutrinos und Axionen, die Entstehung von Baryonen und Leptonen im frühen Universum, leiten beobachtbare Konsequenzen von Prozessen nahe der Planck-Skala ab und beschreiben die Physik des frühen Universums in verschiedenen Rahmen. Insbesondere erlauben uns die Methoden der Renormierung, den Verlauf der fundamentalen Naturkonstanten in ihrer kosmologischen Entwicklung zu berechnen.

Nichtlineare kosmische Strukturbildung

Strukturen mit sehr geringer Amplitude entstanden wahrscheinlich durch die Inflation im frühen Universum. Sie entwickelten sich zu den ausgeprägten Strukturen, die wir in unserer kosmischen Umgebung beobachten, wie Galaxien, Galaxienhaufen, großräumige Filamente und riesige, fast materiefreie Regionen. Das Verständnis der nichtlinearen, nicht im Gleichgewicht befindlichen Entwicklung dieser Strukturen ist nicht nur wichtig, um kosmologische Beobachtungen richtig zu interpretieren, sondern auch, um die grundlegenden Ursachen für das Auftreten und den inneren Aufbau dieser Strukturen zu verstehen. Wir entwickeln eine kinetische Feldtheorie für die kosmische Strukturbildung, die formal und konzeptionell der statistischen Quantenfeldtheorie nahe kommt.

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Gruppen: Prof. Matthias Bartelmann, Prof. Lavinia Heisenberg