First Workshop: MathSEE-KCETA

quantum

Zum Verständnis der fundamentalen Bausteine der Materie und ihrer Wechselwirkungen sowie ihrer Bedeutung und Rolle bei der Entstehung und der Evolution der größten Strukturen des Universums werden große Experimente an Beschleunigern eingesetzt oder kosmische Strahlung mit einem Observatorium vermessen. In beiden Fällen erzeugen eine Vielzahl von Detektoren große Datenmengen, die gefiltert, gespeichert, ausgewertet und mit Simulationen und theoretischen Berechnungen verglichen werden müssen. In jedem dieser Schritte werden numerische Methoden und Algorithmen eingesetzt, um die physikalischen Parameter bestmöglich zu bestimmen.  

Die Interpretation von experimentellen Daten und theoretischen Vorhersagen könnten durch eine Zusammenarbeit zwischen den Wissenschaftler/innen von KCETA und Math- SEE auf eine neue Stufe gehoben werden. Dies erfordert fortgeschrittene mathematische Modellierung, Filterung und Analyse großer Mengen von simulierten Daten, deren Vergleich mit experimentellen Daten der Detektoren unter Berücksichtigung der mit diesen großen Datensätzen verbundenen Unsicherheiten. Um die Messdaten interpretieren zu können, werden sie mit aufwändigen numerischen Simulationen der physikalischen Prozesse sowie der Antwort der Detektoren auf diese Prozesse verglichen. Ein fortschrittlicher Modellierungsansatz, der nicht nur die bestehenden physikalischen Gesetze und Gleichungen für die Modellierung berücksichtigt, sondern auch die realen elementaren Prozesse in Form genau definierter Randbedingungen modelliert, könnte z. B. die Schauer der kosmischen Strahlung in mehrere, genau definierte Einzelprozesse zerlegen. In Zusammenarbeit mit der Mathematik könnten die Simulationsprogramme effizienter gestaltet und um neuartige Ansätze ergänzt werden.  

Die Berücksichtigung all dieser Faktoren erfordert eine neuartige Zusammenarbeit zwischen Teilchen- und Astroteilchenphysiker/innen und Mathematiker/innen, um Durchbrüche im Verständnis von komischen Strahlenschauern, Teilchenkollisionen und verwandten Phänomenen zu erzielen. Die Zusammenarbeit würde Mathematiker/inne/n Zugang zu realen Herausforderungen in der Physik verschaffen und gleichzeitig den Physiker/innen Vorteile aus Fortschritten in der mathematischen Modellierung bringen. Eine Auslotung der Potentiale einer vertieften und größer angelegten Zusammenarbeit ist für beide Zentren insbesondere im Hinblick auf eine mögliche Beantragung im Rahmen von koordinierten Verfahren von großer Bedeutung.