First principle Quanten-Monte-Carlo- und Quantendynamik-Simulationen von warmer dichter Materie

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Bonitz
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426133371

Die Erforschung warmer dichter Materie (WDM) - exotische Materie an der Grenze zwischen dichten Plasmen und hochangeregten Festkörpern - erlebt derzeit eine dramatische Entwicklung. Diese wird getrieben durch neue Entwicklungen bei Experimenten mit Hochintensitätslasern und Freien Elektronenlasern. Allerdings fehlt eine zuverlässige theoretische Beschreibung dieser komplizierten Systeme. Obwohl sich die Dichtefunktionaltheorie (DFT) als vielversprechende Methode abzeichnet, ist ihre wichtigste Eingangsgröße - das Austausch-Korrelations(XC)funktional - für WDM weitgehend unklar. Gleichzeitig wurde kürzlich ein akkurates XC-Funktional für das warme dichte Elektronengas - ein gut geeignetes Modellsystem für WDM - in Quanten-Monte Carlo (QMC)-Simulationen der Gruppe von Prof. Michael Bonitz (Kiel) berechnet. Das vorliegende Projekt sieht eine enge Kooperation der Kieler Gruppe mit der Gruppe von Dr. Pawel Levashow aus Moskau - einem Experten auf dem Gebiet von DFT-Simulationen für WDM - vor und wird einen Durchbruch bei der Ableitung akkurater XC-Funktional für DFT bei endlichen Temperaturen erbringen. Darüber hinaus werden Simulationen für neue Kompressions-Experimente durchgeführt und umfangreiche Benchmark-Daten von ab initio QMC-Simulationen für Schlüsselgrößen (u.a. statische Lokalfeldkorrektur und dynamischer Strukturfaktor) der WDM gewonnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation, bis 3/2022
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Pawel Levashov, bis 3/2022