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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
 
Der beantragte Sonderforschungsbereich untersucht dynamische Systeme, deren Verhalten durch Fluktuationen fern vom Gleichgewicht oder stark nichtlinearen Wechselwirkungen dominiert sind. Sowohl in der klassischen wie auch in der Quantenphysik wurden bisher oft zeitlich gemittelte Größen studiert. Fluktuierende Eigenschaften wurden oft im Rahmen der Näherung eines lokalen Gleichgewichts oder einer linearen Antwort behandelt. Aufbauend auf neuesten Entwicklungen im Bereich von Experimenten, Simulationen und theoretischen Ansätzen werden wir die statistischen Eigenschaften physikalischer Größen erkunden und uns dabei speziell auf Aspekte wie nicht-Gaußsche Statistik, extreme Nichtlinearitäten, Quantenfluktuationen und Verschränkung, oder gänzlich dissipations-induzierte dynamische Prozesse konzentrieren. In all diesen Fällen führen Fluktuationen zu neuartigen und überraschenden physikalischen Phänomenen und neuen Anwendungen. Ein Alleinstellungsmerkmal dieses SFBs ist die Kombination verschiedener Herangehensweisen aus der klassischen und der Quantenphysik. Dies erlaubt es uns, Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Fluktuationen und nichtlinearem Verhalten in verschiedenen Bereichen der Physik, einschließlich der weichen Materie, des Quantentransports, des Magnetismus, der Nano- und Mikromechanik sowie im Bereich der Ultrakurzzeitphysik, herausarbeiten. Während thermische Schwankungen und Vakuum-Fluktuationen im Gleichgewicht dominieren, ermöglicht es die Erzeugung unkonventioneller Umgebungen oder Anregungen fern vom Gleichgewicht, neuartiges Terrain beispielsweise im Zusammenhang dynamischer Phasenübergänge oder spontane Schaltvorgänge, zu betreten. Insgesamt versprechen uns ein besseres Verständnis des Übergangs zwischen dem Quanten- und dem klassischen Regime für Fluktuationen in Nichtgleichgewichts-Situationen, wofür derzeit keine allgemein akzeptierten Kriterien existieren. Beispielsweise eröffnen extreme Nichtlinearitäten in vollständig charakterisierten Systemen neue Möglichkeiten hinsichtlich der Untersuchung dynamischer Vorgänge in atomaren und nanomechanischen Systemen. Wir werden das Zusammenspiel zwischen Fluktuationen und Nichtlinearitäten in Nichtgleichgewichts-Situationen eines breiten Spektrums von Hybridsystemen studieren, die Ladungen und Felder sowie kollektive Anregungen basierend auf dem Spin oder mechanischen Freiheitsgraden miteinander kombinieren. Durch die Bündelung der Expertise und Methoden aus der experimentellen und theoretischen Physik sowie der physikalischen Chemie und Mathematik, schaffen wir eine innovative Plattform für ein tieferes Verständnis klassischer und quantenmechanischer Systeme, deren Verhalten maßgeblich von Fluktuationen und Nichtlinearitäten geprägt sind. Durch diesen fachbereichsübergreifenden Ansatz sollen diese Konzepte zu wertvollen Werkzeugen des Erkenntnisgewinns werden und einen neuen Weg zu wissenschaftlichem Fortschritt eröffnen.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Antragstellende Institution Universität Konstanz
Beteiligte Hochschule Georg-August-Universität Göttingen
 
 

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