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[[Datei:Cumrun Vafa, Harvard.jpg|mini|Cumrun Vafa in seinem Büro an der [[Harvard University]] (2016)]]

'''Cumrun Vafa''' ({{faS|کامران وفا&lrm;}} [{{IPA|kɔːmˈrɔːn væˈfɔː}}]; * [[1. August]] [[1960]] in [[Teheran]]) ist ein [[iran]]isch-[[Vereinigte Staaten|amerikanischer]] [[Theoretische Physik|Physiker]] und einer der führenden [[Stringtheorie|Stringtheoretiker]].

== Leben ==
Cumrun Vafa besuchte die Alborz High School in Teheran, bevor er [[1977]] zum Studium in die [[Vereinigte Staaten|USA]] ging. Er machte 1981 seinen Bachelor-Abschluss in Mathematik und Physik am [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]] in [[Cambridge (Massachusetts)|Cambridge]]. Anschließend ging er an die [[Princeton University]], wo er [[1985]] seine Doktorarbeit bei [[Edward Witten]] (Thema: ''Symmetries, Inequalities and Index Theorems'') abschloss.<ref>{{MathGenealogyProject|id=18845}}</ref> Seit 1988 ist er Associate Professor und seit 1990 Professor an der [[Harvard University]], wo er nach Abschluss seines Studiums 1985 als ''Harvard Junior Fellow'' anfing. Seit 2003 ist er ''Donner Professor of Science'' in Harvard. 1989 erhielt er von der [[Alfred P. Sloan Foundation]] ein Forschungsstipendium ([[Sloan Research Fellowship]]).

== Werk ==
Zu seinen wichtigsten Arbeiten zählen Beiträge zur [[F-Theorie]], zur topologischen Stringtheorie und (zusammen mit [[Andrew Strominger]]) zur mikroskopischen Beschreibung der [[Entropie (Thermodynamik)|Entropie]] [[Schwarzes Loch|Schwarzer Löcher]] über Solitonenlösungen der Superstringtheorie.<ref>Strominger, Vafa: ''Microscopic Origin of the Bekenstein-Hawking Entropy''. In: ''Physical Letters B'', Band 379, 1996, S. 99–104, {{arXiv|hep-th/9601029}} Arxiv</ref> Ein Schwerpunkt seiner Forschung ist der Zusammenhang von Geometrie und Quantenfeldtheorien, die sich insbesondere aus den verschiedenen String-Dualitäten ergaben (Geometric Engineering of Quantum Field Theories, 1997).<ref>Vafa, Sheldon Katz, Albrecht Klemm: ''Geometric Engineering of Quantum Field Theories''. In: ''Nucl. Phys. B'', Band 497, 1997, S. 173–195; {{arXiv|hep-th/9609239}}</ref> Zusammen mit Robert Brandenberger gehört dazu insbesondere das als [[Brandenberger-Vafa-Mechanismus]] bekannte Argument, warum sich nur eine makroskopische Zeitdimension und drei makroskopische Raumdimensionen entfalten. Mit [[Hiroshi Ōguri (Physiker)|Hiroshi Ōguri]] definierte er dabei im Jahr 1996 die [[Ooguri-Vafa-Metrik]]. Von ihm stammen auch Beiträge zur [[Mirror Symmetry|Spiegelsymmetrie]] (Mirror Symmetry) in der Stringtheorie und topologischen Stringtheorien, als er mit [[Rajesh Gopakumar]] 1998 eine neue [[Topologie (Mathematik)|topologische]] Invariante einführte ([[Gopakumar-Vafa-Invariante]]), die die BPS-Zustände von [[Calabi-Yau-Mannigfaltigkeit|Calabi-Yau-3-Varietäten]] zählt und die Form einer Verteilungsfunktion in einer [[Topologische Quantenfeldtheorie|topologischen Quantenfeldtheorie]] hat.<ref>Gopakumar, Vafa: ''M-Theory and topological strings''. 2 Teile. 1998; {{arXiv|hep-th/9809187}} Teil 1, {{arXiv|hep-th/9812127}} Teil 2.</ref> Sie vermuteten (Gopakumar-Vafa-Vermutung), dass die [[Gromow-Witten-Invariante]]n von Calabi-Yau-3-Varietäten durch diese Gopakumar-Vafa-Invarianten ausgedrückt werden können. Beide sind auch verantwortlich für die [[Gopakumar-Vafa-Dualität]].

Anhand der topologischen Stringtheorie (ein Stringtheorie-Modell, das in gewisser Hinsicht einfacher als die für realistische Modelle betrachtete Superstringtheorie ist) untersuchte er auch den Zusammenhang mit [[Quantengravitation]] (topologischer Gravitation). 1998 entwickelte er mit Gopakumar die Sichtweise, dass topologische Stringtheorien mit geschlossenen Strings (die Gravitation beschreiben) mit <math>SU (N)</math> Eichfeldtheorien für hohe <math>N</math> zusammenhängen<ref>Gopakumar, Vafa: ''On the Gauge Theory / Geometry Correspondence''. 1998; {{arXiv|hep-th/9811131}}</ref> und dass sich topologische Gravitation im Modellfall topologischer Eichfeldtheorien für diese im Grenzfall großer Eichgruppen (Parameter <math>N</math>) ergibt.<ref>Gopakumar, Vafa: ''Topological Gravity as Large N Topological Gauge Theory''. In: ''Adv. Theor. Math. Phys.'', Band 2, 1998, S. 413–442; {{arXiv|hep-th/9802016}}.</ref> Der Zusammenhang von Eichfeldtheorien und Gravitation war damals schon im Rahmen der [[M-Theorie]] und der [[Holografisches Prinzip|AdS/CFT-Korrespondenz]] aktuell, die Berechnungen aber schwierig. 2004 schlug er mit [[Robbert Dijkgraaf]] und anderen die topologische M-Theorie als vereinheitlichte Theorie verschiedene Form-Theorien der Gravitation in unterschiedlichen Dimensionen vor.<ref>Robbert Dijkgraaf, Sergei Gukov, Andrew Neitzke, Cumrun Vafa: ''Topological M-theory as Unification of Form Theories of Gravity''. In: ''Adv.Theor.Math.Phys.'' Band 9, 2005, S. 603–665; {{arXiv|hep-th/0411073}}</ref>

Die von ihm 1996<ref>Vafa: ''Evidence for F-Theory''. In: ''Nucl.Phys. B'', Band 469, 1996, S. 403–418; {{arXiv|hep-th/9602022}}</ref> eingeführte F-Theorie erlaubt die Konstruktion neuer String-Vakua, indem von einer 12-dimensionalen Theorie ausgegangen wird, die auf dem Torus kompaktifiziert wird. Das führt zu einer <math>SL (2, \mathbb Z)</math> [[S-Dualität (Stringtheorie)|S-Dualität]] der sich ergebenden IIB Superstringtheorie. Statt des Torus werden auch allgemeiner elliptisch gefaserte Mannigfaltigkeiten M verwendet (das heißt die Fasern haben die Struktur [[Elliptische Kurve|elliptischer Kurven]], topologisch einem Torus entsprechend), wobei in der Superstringtheorie für M meist [[Calabi-Yau-Mannigfaltigkeit]]en gewählt werden, mit vier komplexen Dimensionen. Aus solchen und ähnlichen Konstruktionen ergab sich in den 1990er Jahren die Erkenntnis, dass es eine Fülle möglicher String-Vakua gibt (was mit dem Schlagwort ''landscape'', Landschaft, bezeichnet wird).

== String-Landschaften und Sumpfland ==

Um die aus den zahlreichen möglichen String-Vakua bestehende Landschaft (String Landscape) einzugrenzen, schlug Vafa 2005 die Suche nach physikalisch überzeugenden Kriterien vor, die geeignet sind, unphysikalische String-Vakua (bzw. ''falsche'', instabile oder metastabile Vakua) auszugrenzen (als ''Sumpfland'', Swampland).<ref>Vafa: ''The String Landscape and the Swampland''. 2005; {{arXiv|hep-th/0509212}}</ref> Die Idee dieses Programms wurde schnell von Stringtheoretikern übernommen.<ref>T. Daniel Brennan, Federico Carta, Cumrun Vafa: ''The String Landscape, the Swampland, and the Missing Corner''. Übersichtsartikel basierend auf den TASI-Lectures von Vafa 2017; {{arXiv|1711.00864}}</ref>

2005 stellte er mit [[Nima Arkani-Hamed]], [[Lubos Motl]] und Alberto Nicolis als ein solches mögliches Kriterium vor, dass die Gravitation stets die schwächste Kraft ist (Weak gravity conjecture).<ref>Nima Arkani-Hamed, Lubos Motl, Alberto Nicolis, Cumrun Vafa: ''The String Landscape, Black Holes and Gravity as the Weakest Force''. In: ''JHEP'', 0706, S. 060, 2007; {{arXiv|hep-th/0601001}}</ref> Die Hypothese fand 2017 auch Anwendung im Ausschluss (Cosmic Censorship) [[Nackte Singularität|Nackter Singularitäten]] in höherdimensionalen Gravitationstheorien.<ref>Natalie Wolchover: [https://www.quantamagazine.org/where-gravity-is-weak-and-naked-singularities-are-verboten-20170620/ ''Where Gravity Is Weak and Naked Singularities Are Verboten''.] In: ''Quanta Magazine'', 20. Juni 2017.</ref>

2018 stellte Vafa eine weitere Sumpflandhypothese vor (''De-Sitter-Sumpfland-Vermutung''), die, falls sie zutrifft, die übliche Stringtheorie (mit den aus ihr bisher abgeleiteten kosmologischen Vorhersagen) ausschließen würde, und auch ein Problem für die gängigen [[Inflation (Kosmologie)|Inflationsmodelle]] der [[Kosmologie]] darstellt. Nach der Hypothese muss die Vakuumenergiedichte (ausgedrückt durch ein skalares Potential <math>V</math> in Theorien der Quantengravitation) grundsätzlich stärker abfallen als eine Schranke, die durch <math>| \nabla V | \geq c V</math> gegeben ist (mit einer Konstante <math>c</math>).<ref>Georges Obied, Hirosi Ooguri, Lev Spodyneiko, Cumrun Vafa: ''De Sitter space and the swampland''. 17. Juli 2018 (englisch); {{arXiv|1806.08362}}.<br /> Prateek Agrawal, Georges Obied, Paul J. Steinhardt, Cumrun Vafa: ''On the Cosmological Implications of the String Swampland''. 19. Juli 2018 (englisch); {{arXiv|1806.09718}}.<br /> {{Internetquelle |autor=Natalie Wolchover |url=https://www.quantamagazine.org/dark-energy-may-be-incompatible-with-string-theory-20180809/ |titel=Dark Energy May Be Incompatible With String Theory |werk=Quanta Magazine |datum=2018-08-09 |sprache=en |abruf=2018-09-03}}</ref> Die Entdeckung [[Dunkle Energie|dunkler Energie]] in der Kosmologie widerspricht dem, da sie [[De-Sitter-Raum|De-Sitter-Universen]] mit konstanter positiver Vakuumenergie entspricht. Nach Vafas Hypothese gehören diese nicht zur Landschaft möglicher String-Vakua, sondern zum physikalisch ausgeschlossenen ''Sumpfland''. In den möglichen Universen muss nach Vafas ''De-Sitter-Sumpfland-Vermutung'' die Vakuumenergie entweder entsprechend der oben angegebenen Ungleichung abnehmen oder einen stabilen negativen Wert erhalten ([[Anti-de-Sitter-Raum]]). Letztere sind im Gegensatz zu De-Sitter-Universen<ref>Für de Sitter Universen schlugen allerdings [[Shamit Kachru]] und Kollegen 2003 Mechanismen vor, sie dennoch in Stringtheorien zu konstruieren, nach den Autoren KKLT abgekürzt.</ref> leicht in den Stringtheorien zu konstruieren (die Schwierigkeit, De-Sitter-Universen in Stringtheorien zu konstruieren, war ein Motiv für Vafas Hypothese). Dynamisch veränderliche abnehmende dunkle Energie entspricht [[Quintessenz (Physik)|Quintessenz]]-Modellen der Dunklen Energie. Astronomische Beobachtungen zur Dynamik dunkler Energie sind in Vorbereitung ([[Dark Energy Survey]], das geplante Weltraumteleskop [[WFIRST]], [[Euclid (Weltraumteleskop)|Euclid]]), um über diese Hypothese zu entscheiden. Die Vermutung von Vafa bringt aber auch gängige Inflationsmodelle der Kosmologie in Gefahr, da sie eine zu hohe Abnahmerate der Energie des [[Inflation (Kosmologie)#Beschreibung|Inflatonfeldes]] verlangt. Vafas Hypothese wurde nach ihrer Einführung und Vorstellung auf der Strings 2018 Konferenz kontrovers diskutiert.

== Ehrungen ==
1998 hielt er einen Plenarvortrag auf dem [[Internationaler Mathematikerkongress|Internationalen Mathematikerkongress]] in [[Berlin]] (''Geometric Physics'').<ref>Cumrun Vafa: ''Geometric Physics''. 20. Oktober 1998 (englisch); {{arXiv|hep-th/9810149}}</ref> Seit 2005 ist er Mitglied der [[American Academy of Arts and Sciences]] und seit 2009 der [[National Academy of Sciences]]. 2008 erhielt er die [[Dirac-Medaille (ICTP)]], 2014 den [[Physics Frontiers Prize]]. Für 2016 wurde ihm der [[Dannie-Heineman-Preis für mathematische Physik]] zugesprochen, für 2017 der [[Breakthrough Prize in Fundamental Physics]]. Er ist Fellow der [[American Physical Society]].

== Schriften (Auswahl) ==
Außer den in den Fußnoten zitierten Aufsätze:

* mit S. Kachru: ''Exact results for N=2 compactifications of heterotic strings''. In: ''Nucl. Phys. B'', 450, 1995, S. 69–89; {{arXiv|hep-th/9505105}}
* mit K. Hori, S. Katz, A. Klemm, R. Pandharipande, R. Thomas, R. Vakil, E. Zaslow: ''Mirror Symmetry''. In: ''Clay Math. Monographs'', 1, AMS, 2003
* mit Andrew Neitzke: ''Topological strings and their physical applications''. 2004; {{arXiv|hep-th/0410178}}
* ''The string landscape and the swampland''. 2005; {{arXiv|hep-th/0509212}}
* ''Geometry and GUT''. 2009; {{arXiv|0911.3008}}
* ''Puzzles to unravel the universe''. 2020, ISBN 979-8-6426-9363-6. Deutsch: ''Das Universum in Rätseln''. 2021, ISBN 978-3527414062.

== Weblinks ==
* [https://www.physics.harvard.edu/people/facpages/vafa Cumrun Vafas Homepage]
* {{Spires Name|Vafa|Cumrun}}
* {{arXiv-Suche|grp_physics|vafa_cumrun|Cumrun Vafa}}
* {{Internetquelle
|url=https://history.aip.org/phn/11610025.html
|titel=Cumrun Vafa
|hrsg=American Institute of Physics
|sprache=en
|abruf=2018-09-02
|abruf-verborgen=1}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=p|GND=119382024|LCCN=n87120461|VIAF=6442702|NDL=032471401}}

{{SORTIERUNG:Vafa, Cumrun}}
[[Kategorie:Physiker (20. Jahrhundert)]]
[[Kategorie:Hochschullehrer (Harvard University)]]
[[Kategorie:Absolvent des Massachusetts Institute of Technology]]
[[Kategorie:Fellow der American Physical Society]]
[[Kategorie:Mitglied der American Academy of Arts and Sciences]]
[[Kategorie:Mitglied der National Academy of Sciences]]
[[Kategorie:Iranische Diaspora]]
[[Kategorie:Iraner]]
[[Kategorie:Person (Teheran)]]
[[Kategorie:Geboren 1960]]
[[Kategorie:Mann]]

{{Personendaten
|NAME=Vafa, Cumrun
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|KURZBESCHREIBUNG=iranischer Physiker
|GEBURTSDATUM=1. August 1960
|GEBURTSORT=[[Teheran]], Iran
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|STERBEORT=
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Cumrun Vafa - Versionsgeschichte

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