Kritischer Casimireffekt: Monte-Carlo-Simulationen verbesserter Modelle

• Applicant: Dr. Martin Herbert Hasenbusch
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 2008 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 107171485

Phasenübergänge zeichnen sich dadurch aus, dass sich die Eigenschaften eines Systems bei einer bestimmten Temperatur (die z.B. vom Druck abhängen kann) radikal ändern. Uns allen ist das Frieren von Wasser zu Eis oder das Verdampfen von Wasser als Beispiel bekannt. Dies sind in der Regel Phasenübergänge erster Ordnung, die durch eine latente Wärme charakterisiert sind. Kontinuierliche Phasenübergänge, ein Beispiel ist der Endpunkt der Wasser-Dampf-Koexistenzline, zeichnen sich durch Fluktuationen auf allen Längenskalen aus. Werden diese Fluktuationen durch die vorgegebene Geometrie eingegrenzt, reagiert das System mit einer Kraft. Dies haben Fisher und de Gennes 1978 erkannt. In Analogie zum Casimireffekt, bei dem Quantenfluktuationen des Vakuums mit einer vorgegebenen Geometrie wechselwirken, spricht man hier vom thermodynamischen bzw. kritischen Casimireffekt. Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts ist es, diese Casimirkraft präzise für die Filmgeometrie für die Ising- und die XY-Universalitätsklasse mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen verbesserter Modelle zu bestimmen. Experimentelle Systeme mit denen verglichen werden kann, sind binäre Flüssigkeitsgemische und der λ-Übergang von 4He. Des weiteren sollen trikritische Systeme untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants