Kurzzeit-Dynamik korrelierter Fermionen-Systeme - ein Nichtgleichgewichts-Greenfunktions-Zugang

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Bonitz
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464370560

Die Nichtgleichgewichts-Dynamik von mesoskopischen oder makroskopischen Quantensystemen gehört zu den ungelösten Problemen der Theoretischen Physik. In den letzten Jahren hat dieses Thema an Bedeutung gewonnen, da neue Experimente und Anwendungen entwickelt wurden, die viele Gebiete erfassen - von ultrakalten Atomen, über kondensierte Materie, bis hin zu atomaren und molekularen Systemen und dichten Plasmen. Experimentelle Fortschritte erlauben inzwischen den zeitaufgelösten Zugang zu vielen Observablen, die weit über thermodynamische Eigenschaften makroskopischer Systeme hinaus gehen, was eine große Herausforderung für die Theorie darstellt. Die akkurate Modellierung wechselwirkender Quantensysteme fern vom Gleichgewicht ist außerordentlich kompliziert wegen der großen Zahl unabhängiger Variablen und dem Versagen von Grundzustands-Zugängen und perturbativen Verfahren. Darüber hinaus ist die Nichtgleichgewichts-Dynamik durch eine Vielzahl relevanter Zeitskalen charakterisiert, und Korrelations- und finite-size-Effekte führen zu zusätzlichen Schwierigkeiten für alle theoretischen- und Simulationsverfahren. Die Anfangsphase der Dynamik, die Anregung, Korrelationsdynamik, stoßbedingte Redistribution und den Beginn der Relaxation umfasst, ist dabei besonders anspruchsvoll zu beschreiben und erfordert daher komplexe Verfahren der Vielteilchentheorie. Diese Methoden sind allerdings numerisch anspruchsvoll und teuer und waren daher bislang nur auf kurze Zeiten oder/und kleine Systemgrößen beschränkt. Das vorliegende Projekt verfolgt das Ziel, diese Restriktionen deutlich abzuschwächen. Dabei werden kürzlich erzielte Fortschritte auf dem Gebiet der Nichtgleichgewichts-Greenfunktionen ausgenutzt und weiterentwickelt. Neben der Methodenentwicklung werden Nichtgleichgewichts-Anwendungen präsentiert, die sich konzentrieren auf die Kurzzeit-Dynamik von Graphen-Nanobänder--Heterostrukturen, die durch kurze Laserpulse angeregt werden, bei voller Berücksichtigung elektronischer Korrelationen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Dänemark
• Kooperationspartner: Professor Dr. Antti-Pekka Jauho