Projektbeschreibung
Neuer theoretischer Ansatz für die Modellierung von Systemen außerhalb des Gleichgewichts
Phänomene außerhalb des Gleichgewichts stellen eine Herausforderung für unser Verständnis von Vielteilchensystemen dar. Bislang konnten Systeme, die sich weit abseits des thermischen Gleichgewichts befinden, nicht mit einem Rahmen analysiert werden, der stochastisches thermisches Rauschen berücksichtigt. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt NonEqbSK beabsichtigt, Flüssigkeitssysteme fernab des Gleichgewichts unter Verwendung des Schwinger-Keldysh-Rahmens zu untersuchen. Der neue Rahmen bietet ein systematisches Verständnis von thermischen Fluktuationen und Dissipation und eignet sich für die Konstruktion von Modellen, die Phänomene jenseits des Gleichgewichts in Vielteilchensystemen beschreiben. Die Projektergebnisse werden weitreichende Auswirkungen auf die Hochenergiephysik und die Physik der kondensierten Materie haben, insbesondere auf die Suche nach dem kritischen Punkt der Quantenchromodynamik an Schwerionenbeschleunigern, die Modellierung lebender Systeme und die Entwicklung biophysikalischer Membranen.
Ziel
Non-equilibrium phenomena continue to challenge our understanding of many-body systems appearing in nature. Macroscopic processes are generally irreversible due to dissipation. Reconciling this irreversibility with the unitarity of quantum mechanics has been one of the long-standing puzzles in physics. To date, we lack a systematic framework to account for stochastic thermal noise in many-body dynamics that becomes increasingly important as we leave equilibrium. The situation is particularly dire in systems that naturally operate far from equilibrium, such as fluids near a critical point, actively driven fluids, or fluids fluctuating in a confined volume, as the validity of existing models is limited.
The goal of this proposal is to investigate these systems in the context of the newly developed Schwinger-Keldysh framework for non-equilibrium effective field theories. The new framework offers a systematic understanding of thermal fluctuations and dissipation starting from an action principle, and is suitable for constructing models describing non-equilibrium phenomena in many-body systems. During this fellowship, I will develop effective field theories specialised to the non-equilibrium systems mentioned above, and investigate their repercussions for observed phenomena. These results will have far-reaching impact in the fields of high-energy physics and condensed matter physics, especially concerning the hunt for the QCD critical point at heavy-ion colliders, modelling of living systems in biophysics, and biophysical membranes. This work will also provide insights into the broader physical problems such as the emergence of dissipation from microscopic principles and the quantum nature of gravity via the AdS/CFT correspondence.
The increased visibility that I will gain in the scientific community due to these results, along with the training and experience I will obtain during this fellowship, will help me establish myself as an independent scientist in the future.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
1012WX Amsterdam
Niederlande