Offene Quantensysteme mit euklidischen und Echtzeit-Zugängen

• Antragsteller: Dr. Ralf-Arno Tripolt
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523702416

Das beantragte Projekt soll einen wesentlichen Beitrag zum tieferen Verständnis der dynamischen Eigenschaften offener Quantensysteme leisten. Dies wird schließlich eine Beschreibung der Dynamik in der Nähe des (chiralen) kritischen Endpunkts im Phasendiagramm der Quantenchromodynamik ermöglichen. Ein robustes Verständnis dieser kritischen Dynamik ist nicht nur von grundlegendem theoretischem Interesse, sondern wird auch für die Interpretation experimenteller Daten benötigt, beispielsweise zu event-by-event Fluktuationen in Schwerionenkollisionen. Die theoretische Beschreibung realistischer offener Quantensysteme, die Effekten wie Dissipation und Diffusion unterliegen, ist jedoch eine sehr anspruchsvolle Aufgabe. First-Principle-Gitter-QCD-Berechnungen werden zum Beispiel durch das Fermionen-Vorzeichenproblem bei endlichem chemischen Potential behindert und geben darüber hinaus nur Zugang zu gleichgewichtsnahen Informationen. Funktionale Ansätze wie Dyson-Schwinger-Gleichungen und der Zugang der Funktionalen Renormierungsgruppe (FRG) können hier wertvolle Alternativen bieten. Insbesondere die FRG, basierend auf der Coarse-Graining-Idee von Wilson, ist ideal geeignet, um kritische Phänomene und Aspekte der Universalität zu untersuchen. In diesem Projekt zielen wir darauf ab, dynamische kritische Eigenschaften offener Quantensysteme sowohl mit euklidischen als auch mit Echtzeitansätzen zu beschreiben. Unter Verwendung sowohl einer euklidischen FRG-Formulierung als auch einer Echtzeitformulierung auf der Keldysh-Kontur werden wir die kritische Dynamik in der Nähe von Nichtgleichgewichtsphasenübergängen dissipativer und diffusiver Systeme in Bezug auf kritische Exponenten, Spektralfunktionen und Skalierungsfunktionen beschreiben. Durch die systematische Weiterentwicklung und den Vergleich des euklidischen und des Echtzeitansatzes können wir beurteilen, inwieweit der euklidische Zugang zur Beschreibung solcher dynamischer Eigenschaften verwendet werden kann, und die geeignetste Methode für eine bestimmte Situation identifizieren: der (analytisch fortgesetzte) euklidische Zugang wird gegenüber der allgemeineren, aber typischerweise sehr anspruchsvollen Echtzeitformulierung oft vorteilhafter sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Lorenz von Smekal