Wissen: Unendlich rechnen

Dirk Kreimer kommt beruflich, wie er selbst sagt, aus dem schönsten Elfenbeinturm der Welt. Dieser liegt in der Nähe von Paris, in Bures-sur-Yvette, wo das Institut des Hautes Études Scientifiques (IHÉS) seinen Sitz hat. An diesem renommierten Forschungsinstitut für Mathematik und theoretische Physik forscht Dirk Kreimer seit 2002. Ab Januar 2011 wird er an der Humboldt-Universität auf dem Campus Adlershof eine Alexander von Humboldt-Professur antreten und das noch einzurichtende „Interdisziplinäre Zentrum für Mathematische Physik“ der Humboldt-Universität leiten.

Kreimer fasziniert die Quantenfeldtheorie, zu deren Verständnis er maßgeblich beiträgt. Der weltweit vernetzte mathematische Physiker gilt als führender Experte dieser Theorie. Sie ist das verlässlichste Instrument der Elementarteilchenphysik. 1929 von Werner Heisenberg und Wolfgang Pauli erstmals formuliert, ist sie ein umfangreiches rechnerisches Werkzeug, das es ermöglicht, mit hoher Genauigkeit Vorgänge im subatomaren Bereich zu beschreiben. „Das Tolle an der Quantenfeldtheorie ist, dass sie seit 60 Jahren einen Triumphzug ohnegleichen feiert, denn alle theoretischen Berechungen lassen sich durch Experimente bestätigen“, erklärt Kreimer, der am IHÉS zusammen mit neun permanenten Kollegen und etwa 40 Gastwissenschaftlern geforscht hat.

Diese Experimente, die das so genannte Standardmodell der Quantenfeldtheorie bestätigen, spielen sich in einem der weltweiten Beschleunigerzentren ab, beispielsweise im Cern. „Obwohl die Quantenfeldtheorie in der Praxis so gut funktioniert, wissen wir allerdings noch sehr, sehr wenig über ihre Funktionsweise“, sagt Kreimer, dessen weitere wissenschaftliche Stationen Mainz und die University of Tasmania in Hobart, Australien, waren.

Wie komplex der Rechenapparat Quantenfeldtheorie ist, kann man sich wahrscheinlich am besten vorstellen, wenn man weiß, wie lang eine Rechnung dauert: „Um ein Experiment nachzurechnen und nur eine einzige Rechnung durchzuführen, bedarf es einiger Doktoranden, Computer und Jahre“, erklärt der Forscher lächelnd. So ist es von immenser Bedeutung, dass es dem 49-Jährigen gelungen ist, einige Gesetzmäßigkeiten in den algebraischen Strukturen dieser Theorie zu entdecken. Ein Problem, das den Wissenschaftlern Kopfzerbrechen bereitet, sind die in der Quantenfeldtheorie auftretenden Unendlichkeiten, ein unvermeidbares Übel, wenn man auf einer lokal verifizierbaren Beschreibung der Natur besteht. Physiker haben sich geholfen, indem sie diesen sinnlosen, unendlichen Werten für bestimmte Klassen von Theorien endliche Werte zugeordnet haben, was Renormalisierung genannt wird. Kreimer hat die Forschung rund um die Quantenfeldtheorie an diesem Punkt weitergebracht und Erklärungen für diese Verfahren geliefert.

Der kreative Wissenschaftler soll nun auch die Forschung in Berlin vorantreiben. Das „Interdisziplinäre Zentrum für Mathematische Physik“, das er leiten wird, wird Teil des „Iris Adlershof“ sein, das in diesem Jahr gegründet wurde und naturwissenschaftliche Spitzenforschung auf verschiedenen Gebieten, darunter auch der mathematischen Physik, national wie international voranbringen soll. Kreimer freut sich aber nicht nur auf die Forschung in Berlin. Gelehrt hat der Physiker in den vergangenen Jahren nur ein Mal im Jahr an der Universität Boston. Nun freut er sich auch auf den regelmäßigen Kontakt mit Studierenden auf dem Campus Adlershof.Ljiljana Nikolic

Ljiljana Nikolic