Diese Art von Supernovaexplosionen setzt 10E51 erg an Energie frei und ist damit eines der energiereichsten und auch am weitesten sichtbaren Ereignisse des Universums. Es gibt 5 gesicherte historische Sichtungen, die berichten, dass der Himmel taghell erleuchtet war. Nur bei einer ganz bestimmten Konfiguration eines Doppelsternsystems kann so ein Ereignis überhaupt stattfinden. Es ist die Hauptquelle der schweren Elemente oberhalb von Eisen und deshalb für die Altersbestimmung und die Zusammensetzung des Universums von entscheidender Bedeutung. Falls sich theoretisch berechnen lässt, dass diese Supernovaexplosionen tatsächlich Standardkerzen sind, d.h. eine fixe Leuchtkraft besitzen, wäre es möglich, damit das Universum genauer und bis zu grösseren Distanzen (und damit in eine frühere Zeit, also bis zu höheren Rotverschiebungen) zu vermessen.
Es gibt dabei zwei Hauptprobleme. Die Hydrodynamik, welche die Materie bestimmt besteht aus vier stark gekoppelten Differentialgleichungen. Diese werden inzwischen mit Hilfe der sogenannten Piecewise Parabolic Method (PPM) gelöst, welche im Grundkonzept in Fortran schon programmiert ist und nur noch auf das entsprechende Problem angepasst werden muss. Dazu kommt dann noch die Thermodynamik (meine Programmieraufgabe), welche von dem Hydrodynamikgleichungssystem abgekoppelt werden kann und einfach an jeden Hydroschritt drangehängt wird. Das andere Problem ist die nötige Auflösung. Die Explosion läuft unter Schallgeschwindigkeit ab und ist somit nicht sphärisch symmetrisch. Man sollte eine Auflösung von 10E-4 cm berechnen und dies für den gesamten Stern, dessen Radius etwa 3000-4000 km beträgt. Mit heutigen Computern ist dies nicht erreichbar.
In der Quantenfeldtheorie, der Weiterentwicklung der Quantenmechanik, zeigt sich, dass drei der vier Grundkräfte, nämlich Elektromagnetismus, starke Wechselwirkung und schwache Wechselwirkung sich bei genügend hohen Energien zu einer Kraft vereinigen. Die vierte Kraft, die Gravitation, ist durch ihre einzigartige Beschreibung in Form der Relativitätstheorie nicht in die Quantenfeldtheorie einpassbar.
Die Stringtheorie ist ein Versuch Relativitätstheorie und Quantenfeldtheorie durch 10 dimensionale Objekte, sogenannte Superstrings, zu beschreiben. Dazu muss eine neue Symmetrie, die sogennante Supersymmetrie eingeführt werden, welche Bosonen in Fermionen und umgekehrt überführt. Man hat inzwischen 5 verschiedene Arten von Superstrings gefunden, welche durch Mirrorsymmetrien miteinander verbunden sind. Inzwischen nimmt man an, dass diese 5 Arten Extremfälle einer einzigen Theorie sind, genannt M-Theorie.
Die Strings sind wie oben erwähnt 10 dimensional. Um damit physikalische Vorgänge beschreiben zu können, werden 6 Dimensionen als sehr klein zusammengerollt, kompaktifiziert, betrachtet. Damit kann man Modelle berechnen welche, die von der Quantenfeldtheorie geforderte Eichgruppe haben.
Das kann auf 2 Arten geschehen. Als erstes mit Hilfe des störungstheoretischen Sigmamodells von Witten oder auf geometrischem Wege über Calabi-Yau Mannigfaltigkeiten. Meine Aufgabe war es, für ein spezielles Set von etwa 3500 Modellen, die Anzahl der massenlosen Zustände in den verschiedenen Sektoren zu berechnen. Das ist natürlich von Hand nicht möglich, sondern nur mit Hilfe des Computers. In diesem Fall war das Programm in C geschrieben, für die Vergleiche der Datenlisten wurde Perl benutzt.