Mathematik

Im Innersten des Universums: Mit Computeralgebra den Elementarteilchen auf der Spur

USCHI SORZ | aus HEUREKA 5/13 vom 06.11.2013

Nahe an der Entwicklung von Modellen, die das Innerste des Universums zu erklären versuchen, arbeitet der Mathematiker Carsten Schneider. Er ist Leiter der Projektgruppe "Computer Algebra for the Quantum Field Theory" am RISC (Institut für Symbolisches Rechnen) der Uni Linz. Seine Forschungsarbeiten zu Summationstheorien spielen eine Rolle bei der Aufklärung der genauen Natur des Higgs-Teilchens. Weil Teilchenbeschleuniger wie der am CERN riesige Datenmengen produzieren, bedarf es zu ihrer Interpretation präziser Berechnungen.

"Wir beschreiben das Verhalten von Elementarteilchen mit Feynmandiagrammen, die Vorgänge in der Teilchenphysik bildhaft darstellen, und Feynmanintegralen, um ihre komplexen Reaktionen zu verstehen", erklärt der 42-jährige gebürtige Bayer.

Im Rahmen einer Kooperation des RISC mit dem Deutschen Elektronen-Synchroton (DESY) ist es gelungen, einen neuen Ansatz zu entwickeln. "Unsere Kollegen vom DESY wandeln die Integrale in Ausdrücke von Mehrfachsummen um. Wir wandeln diese ,Monsterausdrücke' dann mit Methoden der Computeralgebra zu kompakten Ausdrücken um."

An seinem Forschungsschwerpunkt, der Computeralgebra, reizt Schneider vor allem das algorithmische Umsetzen mathematischer Ideen. "Die Anwendung der oftmals hoch nichttrivialen Algorithmen finde ich extrem spannend."

Anspruchsvolle Berechnungen in der Quantenfeldtheorie werden Schneider in der Partnerschaft mit DESY ebenso beschäftigen wie die Weiterentwicklung von Summationsalgorithmen und die Bereitstellung effizienter Computeralgebraverfahren, die in phänomenologischen Untersuchungen und Datenanalysen Verwendung finden können.

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