Die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 und der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen im Jahr 2016 gehören zu den spektakulärsten Erfolgen der Wissenschaft in jüngster Zeit. Sie stützen zwei grundlegende Konzepte der Physik, die Erzeugung der Masse von Elementarteilchen und die Dynamik der Raumzeit. Darüber hinaus öffnen sie neue Fenster für ein tieferes Verständnis dieser Konzepte auf der Quantenebene. Daneben zeigen astronomischen Beobachtungen, dass die derzeitige Beschreibung der Natur unvollständig ist. Dies betrifft die Natur der dunklen Materie, die den größten Teil der Masse im Universum ausmacht, das Fehlen von Antimaterie im Kosmos, den Ursprung der beschleunigten Ausdehnung des heutigen Universums und der schnell expandierenden Phase kurz nach dem Urknall. All diese Fragen hängen mit der Teilchenphysik im frühen Universum zusammen, haben aber bisher keine konsistente Erklärung innerhalb einer Quantentheorie, die die Gravitation einschließt.

Daher ist das Verständnis von Masse und Gravitation an der Schnittstelle zwischen Quantenphysik und Kosmologie das zentrale Forschungsziel des Exzellenzclusters Quantum Universe. Wir gehen dieses Ziel aus vier besonders vielversprechenden wissenschaftlichen Richtungen an:

• Erforschung des Higgs-Sektors und seiner kosmologischen Implikationen,
• Suche nach Wechselwirkungen von Teilchen der dunklen Materie im Labor und im Kosmos,
• Entwicklung neuer Techniken zur Beobachtung von Gravitationswellen und Nutzung von Gravitationswellen in der Kosmologie und Astrophysik, sowie
• Fortschritte bei den entsprechenden Quantentheorien für Materie und Schwerkraft.

Jedes dieser Themen verspricht innerhalb der nächsten zehn Jahre große wissenschaftliche Durchbrüche. In ihrer Gesamtheit werden sie unser Verständnis der Natur entscheidend voranbringen. Unser Forschungsteam besteht aus führenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Bereichen Mathematik, Teilchenphysik, Astrophysik und Kosmologie der Universität Hamburg und dem Kooperationspartner des Clusters, dem Helmholtz-Forschungszentrum DESY. Die einzigartige Zusammenarbeit zwischen der Universität Hamburg und DESY genießt international hohes Ansehen und zeichnet sich durch eine inspirierende akademische Atmosphäre für Forschung, Ausbildung und Innovation aus.