Haben Sie sich jemals gefragt, wie Physiker auf neue Theorien kommen? Wie konnten Theoretiker solch komplexe Phänomene vorhersagen, Jahre bevor sie experimentell beobachtet wurden? Die Doktorand:innen des Graduiertenkollegs 2575 „Rethinking Quantum Field Theory“ der HU haben den Youtube-Kanal Non-Standard Models gestartet, der unterhaltsame und informative Antworten auf Forschungsfragen gibt, die über das Standardmodell der Teilchenphysik hinausgehen, wie z.B. „Gibt es zusätzliche Raumdimensionen und für was wären sie gut?“ oder „Was ist, wenn das Higgs-Boson tatsächlich ein zusammengesetztes Teilchen wäre?“. 

Im Interview berichtet der Sprecher des Graduiertenkollegs, Prof. Dr. Jan Plefka, über die Entstehung und Ziele des Videokanals. 

Wie kam es dazu, dass das Graduiertenkolleg den YouTube-Kanal gestartet hat? 

Der YouTube-Kanal wurde erstmals im Februar 2021 von einer Gruppe von Doktoranden vorgeschlagen. Nach mehreren Treffen und der Ausarbeitung des Konzepts und des Formats der Videos stellten die Studenten ihre Ideen dem Graduiertenkolleg vor und erhielten dessen volle Unterstützung. Die Premiere des Kanals fand bei der Langen Nacht der Wissenschaften im Juli 2022 statt.

Welche Videos werden dort zu sehen sein? Werden Sie dort verständlich die Quantenfeldtheorie erklären?

Der YouTube-Kanal befasst sich im wahrsten Sinne des Wortes mit Nicht-Standardmodellen – d. h. mit aktueller Forschung, die über das Standardmodell der Teilchenphysik hinausgeht, die Quantentheorie, die drei der vier fundamentalen Kräfte der Natur (elektromagnetische, schwache und starke Wechselwirkung) beschreibt.

Die Fragen, die in jeder Folge erkundet werden, untersuchen die Konsequenzen der Modifizierung einer physikalischen Theorie und mit offenen Problemen der Quantenphysik. Indem man diese Art von Fragen verfolgt, erhält man einen besseren Einblick in die Art und Weise, wie in der Physik geforscht wird und mit welchen Arten von Problemen Physiker sich beschäftigen. Die Themen des YouTube-Kanals spiegeln die Arbeit des Graduiertenkollegs wider, z. B. in Bereichen wie Quantenfeldtheorie, allgemeine Relativitätstheorie, Teilchenphysik, mathematische Physik und Kosmologie.

In jeder Folge interviewt Giulia Peveri, eine Doktorandin des Graduiertenkollegs, einen Forschungsprojektleiter und einen Doktoranden. Gemeinsam erklären sie komplexe Konzepte mit einfachen Analogien. Die Erklärungen richten sich in der Regel an Studierende im Grundstudium der Physik, aber jeder, der sich für Physik und Wissenschaft interessiert, kann sie genießen. Außerdem werden die Videos durch farbenfrohe Animationen, die von den Doktoranden erstellt wurden, visuell unterstützt.

Was ist das Ziel des Kanals?

Das Hauptziel des Kanals ist es, Student:innen zu unterrichten und das Lernen über moderne Forschungsthemen unterhaltsam und zugänglich zu machen. Obwohl es bereits viele Videos im Internet gibt, mit denen Student:innen über Physik lernen können, von Vorlesungsaufzeichnungen bis hin zu populärwissenschaftlichen Programme, ist die Verbindung zwischen den Student:innen und den Forschern noch zu verbessern. Der Kanal stellt diese Verbindung her, indem er die Forschenden direkt interviewt, Forschungsthemen vorstellt und einen Überblick über ihre offenen Herausforderungen gibt.

Der Kanal fördert auch weibliche Vorbilder in der Physik, insbesondere in der theoretischen Physik, wo das Geschlechterverhältnis im Vergleich zu anderen Teilgebieten besonders schief ist. Das Outreach-Team hofft, die HU und das Institut für Physik in einem herzlichen, inklusiven und professionellen Licht darzustellen.

Wer wirkt alles bei den Videos mit?

Diese Videos werden ausschließlich von den Doktorandinnen und Doktoranden erstellt. Dazu gehören die Videoaufnahmen, die Nachbearbeitung und die Animationen. Obwohl einige Mitglieder des NSM-Teams bereits Erfahrung in der Öffentlichkeitsarbeit haben, hatte keiner von ihnen eine vorherige Ausbildung in Videoproduktion oder Animation. Die Fähigkeiten, die sie für die Erstellung der Episoden benötigten, haben sie sich komplett selbst beigebracht. Das Outreach-Team arbeitet auch mit einem Doktoranden der Universität Leipzig zusammen.

Das Outreach-Team besteht aus 7 Doktorand:innen: Daniele Artico, Julien Barrat, Ilaria Costa, Michele Galli, Claudio Iuliano, Giulia Peveri, und Allison Pinto.

Woran forscht das Graduiertenkolleg?

Die Quantenfeldtheorie (QFT) als Vereinigung von Quantenmechanik und spezieller Relativitätstheorie stellt eine der wesentlichen intellektuellen Leistungen des letzten Jahrhunderts dar. Diese theoretischen Innovationen führten zum Standardmodells der Teilchenphysik (SM) eng verbunden mit experimentellen Beobachtungen. Mit der Entdeckung des Higgsbosons verfügen wir mit dem SM über eine empirisch validierte und mathematisch konsistente Theorie bis zu höchsten Energieskalen.

Dennoch weisen eine Reihe von terrestrischer Experimenten, sowie die astrophysikalisch gesicherte Existenz von dunkler Materie und Energie darauf hin, dass das SM nicht die finale Theorie der Teilchenphysik sein kann. Parallel hierzu zwingen drängende theoretische Fragen, wie die Natur der Quantengravitation, das Hierarchieproblem oder die Entdeckung von Dualitäten zwischen verschiedenen QFTs, die etablierte Formulierung der QFT und des SM zu überdenken. In jüngerer Zeit sind entscheidende Innovationen in der QFT erreicht worden, die zu einem ernsthaften Überdenken ihrer Grundprinzipien geführt haben. Diese beinhalten neue Methoden der Störungstheorie, Dualitäten und versteckte Symmetrien, die prominente Rolle von effektiven Feldtheorien in der fundamentalen Physik, moderne Massenschalenmethoden für Streuamplituden sowie die Methode des Gradientenflusses in der Gitterfeldtheorie.

Die weitere Entwicklung dieser Methoden und Konzepte der modernen QFT in der Form eines Überdenkens der QFT stellen die gemeinsame Basis dieses Graduiertenkollegs (GRK) dar. Hieraus folgt ein anspruchsvolles Qualifizierungsprogramm, das sich am aktuellsten Forschungsstand orientiert. Das Graduiertenkolleg wird von 12 Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen getragen und schließt sämtliche Arbeitsgruppen in der theoretischen Teilchenphysik und der mathematischen Physik am Institut für Physik ein. Kooperationspartner sind das Max-Planck-Insititut für Gravitationsphysik und das Helmholtz Zentrum DESY.

Weitere Informationen

Zum YouTube-Kanal „Non-Standard Models“

Kontakt

Prof. Dr. Jan Plefka
Sprecher Graduiertenkolleg 2575 „Rethinking Quantum Field Theory“
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Institut für Physik
Humboldt-Universität zu Berlin

Tel: +49 (0)30 2093 66409
jan.plefka@hu-berlin.de