Theorie des kritischen Casimir-Effektes: von idealisierten Modellen zu realen Systemen

• Applicant: Professor Dr. Hans Werner Diehl
• Subject Area: Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2004 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5437701

Es sollen die durch kritische Fluktuationen in kondensierter Materie induzierten Casimir-Kräfte zwischen zwei begrenzenden planaren Wänden, Grenz- oder Oberflächen theoretisch untersucht werden. Ziel ist der sukzessive Einbau von bisher weitgehend vernachlässigten, bei Flüssigkeiten generisch vorhandenen Wechselwirkungsbeiträgen, nämlich langreichweitigen Paarpotentialen vom van der Waals-Typ und analogen Wechselwirkungen mit den begrenzenden Wänden bzw. Substraten in die Theorie. Ferner soll die Abhängigkeit von den bei Flüssigkeiten ebenfalls generisch vorhandenen symmetriebrechenden Oberflächenfeldern und lokalen Änderungen des kurzreichweitigen Anteils der Paarwechselwirkung an bzw. mit den Wänden analysiert werden. Ziel ist die Bestimmung von experimentell messbaren Skalenfunktionen für die Casimir-Kraft und ähnliche Messgrößen mittels der feldtheoretischen Renormierungsgruppe, der Dimensionsentwicklung, der massiven Feldtheorie in d = 3 Dimensionen sowie exakten Lösungen von geeigneten h-Vektormodellen im Limes h > o. Die qualitativen und quantitativen Unterschiede der Abhängigkeit dieser Messgrößen von der Filmdicke und von den Systemparametern gegenüber den bisher betrachteten Modellen ohne langreichweitige Wechselwirkungen und mit einfachen Randbedingungen sollen herausgearbeitet werden, um detaillierte Vorhersagen für Experimente und Monte-Carlo-Simulationen machen und entsprechende Anregungen geben zu können.

• DFG Programme: Research Grants