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SFB 1432:  Fluktuationen und Nichtlinearitäten in klassischer und Quantenmaterie jenseits des Gleichgewichts

Fachliche Zuordnung Physik
Chemie
Mathematik
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425217212
 
Die Eigenschaften physikalischer Systeme werden häufig durch die Annahme eines lokalen Gleichgewichts und einer linearen Antwort modelliert. Jenseits dieser Näherungen treten jedoch neuartige und teilweise überraschende Phänomene auf, insbesondere auf kurzen Zeit- und Längenskalen. Im Rahmen des SFB 1432 untersuchen wir, wie Fluktuationen das Verhalten klassischer und quantenmechanischer Systeme ändern, die weit vom Gleichgewicht entfernt sind oder durch stark nichtlineare Wechselwirkungen dominiert werden. Auf der Grundlage der jüngsten Entwicklungen in Experiment, Simulation und Theorie erforschen wir direkt die statistischen Eigenschaften physikalischer Größen, wobei wir uns insbesondere auf fortgeschrittene Aspekte wie nicht-Gaußsche Statistik, extreme Nichtlinearitäten, Quantenfluktuationen und -verschränkung, sowie nicht-Markovsche Dynamik mit zeitverzögerter Antwort konzentrieren. In all diesen Fällen können Fluktuationen zu neuen und faszinierenden physikalischen Phänomenen, neuartigen Funktionalitäten und sogar technischen Anwendungen führen. Ein Schlüsselelement dieses SFB ist die Verwendung einer breiten Palette von Systemen und methodischen Ansätzen aus der klassischen und der Quantenphysik. Dieser breite Ansatz ermöglicht es uns, Nichtgleichgewichtsfluktuationen und nichtlinearen Kopplungen auf den Gebieten der weichen Materie, des Quantentransports, des Spintronics, der Nanomechanik und der ultraschnellen Phänomene zu studieren. Indem wir getriebene Systeme stark gekoppelten und nicht-trivialen klassischen und quantenmechanischen fluktuierenden Umgebungen aussetzen, können wir kontrollierte Nichtgleichgewichtsumgebungen schaffen und damit weitgehend unerforschtes Gebiet betreten. Neben neuartigen komplexen kollektiven Prozessen wie dynamischen Phasenübergängen oder Schaltphänomenen erwarten wir für Fluktuationen in Nichtgleichgewichtssituationen ein besseres Verständnis des Übergangs vom Quanten- ins klassische Regime, für den es bisher keine allgemein anerkannten Kriterien gibt. Extreme Nichtlinearitäten in definierten Systemen eröffnen neue Möglichkeiten, die Dynamik zu untersuchen, z. B. in atomaren und nanomechanischen Systemen. Wir untersuchen dieses Wechselspiel zwischen Fluktuationen und Nichtlinearitäten außerhalb des Gleichgewichts in einem breiten Spektrum hybrider Systeme, die Ladungen und Felder sowie kollektive Anregungen von Spin- und Bewegungsfreiheitsgraden kombinieren. Wir vereinen die Expertisen und Methoden der experimentellen und theoretischen Physik mit denen der Chemie und Mathematik. Dazu entwickeln wir innovative theoretische und experimentelle Ansätze zur Charakterisierung von Nichtgleichgewichtsfluktuationen und Nichtlinearitäten, die detaillierte Einblicke in fluktuierende klassische und quantenmechanische Systeme ermöglichen. Indem wir diese Konzepte zu mächtigen Instrumenten für die Forschung weiterentwickeln, wird sich der SFB neue und bislang nicht erforschte Bereiche der Wissenschaft erschließen.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

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Antragstellende Institution Universität Konstanz
 
 

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