Research

Forschungsschwerpunkte: Mathematische Physik, kondensierte Materie, mesoskopische elektronische Systeme

Martin Zirnbauer ist ein deutscher Physiker. Er beschäftigt sich hauptsächlich mit Kernphysik und Festkörperphysik. Seine Forschungsschwerpunkte umfassen Mathematische Physik, kondensierte Materie sowie mesoskopische elektronische Systeme im Grenzbereich von klassischem und quantenmechanischem Verhalten.

Seine Arbeiten sind geprägt von seinem Bestreben, theoretische Physik und Mathematik weiter zusammenzubringen. So zeichnen sich seine Arbeiten durch die Übersetzung von Fragen der Physik in die Sprache der modernen Mathematik und durch eine konsequente mathematische Argumentation aus. Damit leistete Zirnbauer inhaltlich und methodisch Pionierarbeit und stimulierte das erfolgreiche Zusammenarbeiten von Mathematik und Physik.

Im Einzelnen untersuchte Zirnbauer die Wechselwirkung zwischen klassischem und quantenmechanischem Verhalten in ungeordneten und chaotischen elektronischen Systemen wie Metallen und Supraleitern. Zirnbauer wählte Systeme aus, die im Größenbereich zwischen einem Nano- und einem Mikrometer liegen. Dies ist der Bereich, in dem das Verhalten der Materie nicht mehr rein klassisch geprägt, sondern zunehmend quantenmechanisch und vom Zufall bestimmt ist. Es wird mit stark vereinfachten, sogenannten Zufallsmatrizen berechnet, die den verschiedenen Ausprägungen jeweils eine Zufallsvariable zuordnen.

Zirnbauer gelang es, die Theorie der Zufallsmatrizen maßgeblich zu verbessern, indem er neue supersymmetrische Methoden einführte. Mit ihnen ist es möglich, analytische Resultate herzuleiten, die sonst wegen der Komplexität der betrachteten Systeme verwehrt bleiben würden. Unter anderem führte er „Riemannsche Symmetrische Superräume“ in die Theorie ungeordneter Systeme ein. Die Bedeutung seines Schaffens spiegelt sich in der Benennung der neuen Symmetrieklasse wider, die nach Martin Zirnbauer und Alexander Altland in „Altland-Zirnbauer-Symmetrieklasse“ heißt. Zirnbauer wandte gemeinsam mit anderen Forschenden die Theorie der Zufallsmatrizen und Supersymmetrie auch auf ungeordnete Systeme in der Kernphysik an.

Herausragende Beispiele seines Wirkens sind auch die Forschungen zur Color-Flavor-Transformation und die Verallgemeinerung der drei Wigner-Dyson-Universitätsklassen von Zufallsmatrizen auf den „tenfold way“.

Werdegang

• seit 1996 Professor (C4) für Theoretische Physik, Universität zu Köln
• 1987‐1995 Professor (C3) für Theoretische Physik, Universität zu Köln
• 1984‐1987 Forschungsassistent am California Institute of Technology (CalTech), Pasadena, USA
• 1982‐1984 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max‐Planck‐Institut für Kernphysik, Heidelberg
• 1982 Promotion (PhD) in Theoretischer Physik an der University of Oxford, UK
• 1980 Master in Theoretischer Physik, University of Oxford, UK
• 1978 Vordiplom in Physik, Technische Universität München

Funktionen

• seit 2018 Vorsitzender, Preiskomitee „Max‐Planck‐Medaille“, Deutsche Physikalische Gesellschaft
• seit 2016 Mitglied, Wissenschaftlicher Beirat, Erwin‐Schrödinger International Institute for Mathematics and Physics, Wien/Österreich
• seit 2014 Mitglied, Wissenschaftlicher Beirat, Zeitschrift für Naturforschung A
• 2012‐2014 Sprecher, Bonn‐Köln Graduiertenschule für Physik und Astronomie
• 2010‐2014 Mitglied, Wissenschaftlicher Beirat, Mathematisches Forschungsinstituts Oberwolfach
• 2007‐2012 Vize‐Sprecher, Bonn‐Köln Graduiertenschule für Physik und Astronomie
• 2007‐2008 Vorsitzender, Fachausschuss Physik, Universität zu Köln
• 2005‐2011 Mitglied, Beirat für Berufungsangelegenheiten, Universität zu Köln
• 2004‐2014 Mitherausgeber, Fachzeitschrift Nuclear Physics B
• 2004‐2014 Mitglied, Wissenschaftlicher Beirat, Max‐Planck‐Institut für Mathematik Bonn

Projekte

• seit 2016 Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) „Ungeordnete topologische  Materie“, Teilprojekt zu TRR 183 „Verschränkte Materiezustände“
• 2007‐2015 DFG‐TRR‐Projekt „Howe‐Paare, Fock‐Darstellungen, und konforme Felder“
• 2003‐2015 DFG‐TRR‐Projekt „Die Universalitätsfrage für ungeordnete niederfrequenteBosonen“
• 2003‐2007 DFG‐TRR‐Projekt „Dirac Operators: their role in mesoscopic physics and their spectraltheory“
• 2003‐2007 DFG‐TRR‐Projekt „Transfer versus scattering in the symmetry classes“
• 2003‐2006 Gründungssprecher, SFB/TR 12 „Symmetrien und Universalität in mesoskopischen Systemen“
• 2000‐2003 DFG‐Projekt „Konforme Feldtheorie der Quanten‐Hall‐Plateau‐Übergänge“, Teilprojekt zu Schwerpunktprogramm 1092 „Quanten‐Hall‐Systeme“

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• 2012 Max‐Planck‐Medaille, Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG)
• 2009 Gottfried Wilhelm Leibniz‐Preis, DFG
• 2008 Albertus Magnus‐Lehrpreis, Universität zu Köln
• seit 2008 Mitglied, St. John’s College, Cambridge, UK
• seit 2007 Mitglied, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 1984‐1987 Weingart‐Stipendium, CalTech – California Institute of Technology, Pasadena, USA
• 1976‐1982 Stipendiat, Studienstiftung des deutschen Volkes
• 1976‐1979 Stipendiat, Bayerische Begabtenförderung