Quantum statistical models of interacting two-level tunneling systems in structural glasses

• Applicant: Professor Dr. Heiko Rieger
• Subject Area: Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2002 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5383664

Die Tieftemperatureigenschaften struktureller Gläser werden seit 30 Jahren qualitativ durch ein Modell unabhängiger ZweiZustands-Systeme beschrieben, deren mikroskopische Struktur bislang weitgehend unklar ist. Abweichungen der experimentell beobachteten Temperaturabhängigkeiten z.B. der spezifischen Wärme oder der thermischen Leitfähigkeit werden im allgemeinen auf eine im Standard-Tunnelmodell unberücksichtigte Wechselwirkung zwischen den Tunnelsystemen zurückgeführt. Kürzlich experimentell beobachtete Indizien für einen Phasenübergang in strukturellen Gläsern im Millikelvin-Bereich wird ebenfalls ursächlich diesen Wechselwirkungen zugeschrieben. Eine quantitative Theorie, die diese Wechselwirkungen berücksichtigt und Aussagen über universelle Eigenschaften macht, steht aus. In diesem Forschungsprojekt sollen daher erstmals mehrere quantenstatistische Modelle wechselwirkender Tunnelsysteme untersucht werden: a) Modelle ungeordneter langreichweitig wechselwirkender Zwei-Zustands-Systeme b) quantenmechanische Random-MatrixModelle und c) quantenmechanische Glas-Modelle wechselwirkender Teilchen. Diese Arbeiten werden einerseits den Effekt dieser Wechselwirkungen aufklären, andererseits die mikroskopischen Bedingungen für die Existenz sowohl der Tunnelsysteme selber wie auch von deren Wechselwirkung erhellen.

• DFG Programme: Research Grants