Die Rolle eingefrorener Unordnung in Arbeits- und Fluktuationstheoremen der stochastischen Thermodynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Engel
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233528737

Die Rolle statischer Unordnung in Arbeits- und Fluktuationstheoremen der stochastischen Thermodynamik soll untersucht werden. Diese Theoreme wurden bisher vorwiegend auf Systeme angewandt, die durch äußere Protokolle aus dem thermodynamischen Gleichgewicht getrieben oder durch passende Randbedingungen in stationären Nichtgleichgewichtszuständen gehalten wurden. Glassartige Systeme stellen eine dritte allgemeine Klasse von Situationen dar, für deren Analyse Fluktuationstheoreme neue Ergebnisse versprechen. In diesen Systemen blockieren konkurrierende Wechselwirkungen den Weg zum vollständigen Gleichgewicht, so dass die Relaxation in einem ungeordneten, metastabilen Zustand endet. Die statische Unordung dieses Zustands kann zur Entropie des Systems beitragen und muss dann in geeigneten Varianten von Fluktuationstheoremen auftreten. Neben dem allgemeinen Interesse an der Rolle eingefrorener Unordnung in der stochastischen Thermodynamik ist das Thema mit mehreren faszinierenden Fragen an der Verbindungsstelle zwischen statistischer Physik und Informationstheorie verbunden. Zu diesen zählen Modelle Maxwell'scher Dämonen, die thermodynamischen Kosten für die Erzeugung und Löschung von Information sowie die Güte in der Weitergabe des genetischen Codes. Die Untersuchung solch allgemeiner Probleme wird anhand eines kürzlich vorgeschlagenen Modells zum Wachstum informationstragender Heteropolymere konkretisiert und einer quantitativen Analyse zugänglich gemacht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen