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Profilbereich Space, Time & Matter

Mission Statement

Der Profilbereich "Space, Time & Matter" erforscht die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Naturwissenschaften: von den elementaren Bausteinen der Materie, die die Teilchen-, Kern- und Atomphysik untersucht, bis hin zum Zusammenwirken der Bausteine in Festkörpern, künstlich herstellbaren Quantenmaterialien, in der Atmosphäre und dem Inneren von Erde, Planeten und Neutronensternen. Dazu erforderlich sind mathematisch präzise und effiziente Methoden und Algorithmen.

Profilbereichssprecher*innen

Raum, Zeit und Materie sind die Grundbausteine jeder wissenschaftlichen Theorie und werden in diesem Profilbereich in ihren faszinierendsten Erscheinungsformen erforscht.

Luciano Rezzolla (Theoretische Astrophysik),
Gründungssprecher des Profilbereichs Space, Time & Matter

Maria Roser Valenti (Theoretische Physik), 
Gründungssprecherin des Profilbereichs Space, Time & Matter

Forschungsschwerpunkte

Materie unter extremen Bedingungen

Im Forschungsschwerpunkt untersucht werden die extremen Temperaturen, die Dichten und die Schwerkraft im frühen Universum und im Inneren kompakter Sterne. Dazu werden Kollisionen schwerer Ionen bei CERN-LHC und GSI-FAIR oder von Neutronensternen genutzt.

Struktur, Eigenschaften und Prozesse in der tiefen Erde

Der Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit den Eigenschaften von Materie auf der Erde bei extremen Temperaturen und Drücken und leitet ein quantitatives Verständnis großräumiger Prozesse wie Magmatismus und Tektonik ab.

Kondensierte Materie und Quantenmaterialien

Im Zentrum des Forschungsschwerpunkts stehen neuartige Phänomene, die aus einer Kopplung zwischen elastischen Eigenschaften von Quantenmaterialien und ihren elektronischen Quantenphasen resultieren, sowie Vielteilchenphänomene in Quantenmaterie und synthetischer Quantenmaterie.

Lichtgetriebene Prozesse in Atomen, Molekülen und Organismen

Gegenstand des Forschungsschwerpunkts sind Licht-Materie-Wechselwirkungen in Atomen, Molekülen, Festkörpern und biologischen Systemen. Mithilfe von Licht werden Methoden entwickelt zur Steuerung von Prozessen in komplexen Systemen.

Mehrskalendynamik der Atmosphäre

Der Forschungsschwerpunkt widmet sich herausfordernden Problemen in der Atmosphärenphysik, von Kondensationskernen auf molekularer Ebene, Wolken, Turbulenz, atmosphärischen Wellen und Wetter bis hin zu großräumigen Mustern der Klimavariabilität.

Algorithmen und Komplexität

Im Forschungsschwerpunkt entwickelt werden neue, mathematisch präzise Techniken für den Entwurf und die Analyse von Algorithmen, die für die Simulation, Rekonstruktion, Steuerung und Optimierung der Dynamik in Netzwerken benötigt werden.