Physikalisches Altern in oszillatorischen und erregbaren Systemen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Hildegard Meyer-Ortmanns
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250552008

Ziel unseres Projektes ist es, Physikalisches Altern, Gedächtnis-und Verjüngungseffekte in klassi-schen oszillatorischen und erregbaren Systemen zu untersuchen. Bisher wurden solche Effekte in Spinsystemen, Spingläsern, Polymergläsern und anderen Materialien in zahlreichen Veröffentlichungen behandelt und sind dort noch immer aktuell als Teil der Dynamiken außerhalb des Gleichgewichts. Da die von uns betrachteten Systeme völlig andere Anwendungen in genetischen, zellulären, neuronalen und ökologischen Netzwerken haben, könnte sich durch unsere Untersuchungen ein neues Forschungsgebiet erschließen. Anlass für unsere Annahme, analoge Alterungsprozesse in oszillatorischen und erregbaren Systemen zu finden, sind unsere vorangegangenen Ergebnisse über die Auswirkung von Frustration, Unordnung und Rauschen, das Auftreten von Multistabilität, von lang-samen Relaxationen und grobkörnigen Strukturen in diesen Systemen, alles typische Ingredienzien in alternden Spingläsern. Wir werden daher in erster Linie nach Manifestationen von Altern in prototypi-schen Systemen von Oszillatoren und erregbaren Einheiten mit und ohne Unordnung und Frustration suchen. Einhergehend mit der Identifikation von ‚Altern‘ und der Bestimmung dynamischen Skalen-verhaltens geht die Suche nach Universalitätsklassen, insbesondere der Vergleich mit dynamischem Skalenverhalten, das aus Spingläsern oder anderen Materialien bekannt ist. Es war überraschend genug, überhaupt universelle Skalengesetze in Spinsystemen und Materialien außerhalb des Gleich-gewichts zu finden; umso spannender wäre eine Erweiterung der bekannten Universalitätsklassen um mikroskopisch sehr verschiedene Dynamiken ebenso wie die Entdeckung neuer Universalitätsklassen. Derzeit ist offen, ob, und wenn ja, welche gemeinsamen mikroskopischen Mechanismen es sind, die sich hinter den verschiedenen Phänomenen verbergen: physikalischem Altern in Spinsystemen und Materialien, physikalischem Altern in einfachen biologischen Modellen, wie wir sie hier untersuchen wollen, und komplexen, vielschichtigen, lebenden biologischen Systemen. Wir gehen davon aus, dass dieses Projekt auf Grund der sehr verschiedenen mikroskopischen Realisierungen dazu beiträgt, solche Mechanismen aufzudecken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen