Descrizione del progetto
Una soluzione completa al problema del segno del fermione
Il problema del segno del fermione è l’ostacolo maggiore nei calcoli quantistici Monte Carlo. Occorre dunque trovare una soluzione che chiarisca le risposte a una serie di interrogativi. Qual è la natura della transizione da fase isolante a metallica dell’idrogeno ad alta pressione? In che modo le proprietà elettroniche dell’idrogeno influiscono sull’evoluzione di pianeti giganti e nane brune? In che modo è possibile comprimere al meglio il pellet di idrogeno per produrre energia elettrica in modo efficiente in un reattore a fusione? Il progetto PREXTREME, finanziato dal CER, indagherà una soluzione innovativa per affrontare tali questioni. Il suo approccio rivoluzionerà la teoria quantistica a molti corpi, con implicazioni rilevanti per un’ampia gamma di ambiti, tra cui la superconduttività ad alta temperatura.
Obiettivo
Matter at extreme densities and temperatures is ubiquitous in nature and occurs, e.g. in planetary interiors. In addition, such warm dense matter (WDM) conditions are of high importance to technological applications such as nuclear fusion. Therefore, there has been a remarkable investment in the experimental realization of WDM in large research facilities around the globe, leading to a number of spectacular discoveries.
Yet, the absence of a reliable theoretical description of WDM is severely hampering this progress. This is best illustrated by considering hydrogen, the most simple and abundant element in the universe. Even here, a multitude of pressing questions continues to be unanswered: What is the nature of the insulator-to-metal phase transition of hydrogen at high pressure? How do electronic properties of hydrogen impact the evolution of giant planets and brown dwarfs? And how can a hydrogen pellet best be compressed to efficiently produce electrical power in a fusion reactor?
The central obstacle on the path towards answers to these questions is the fermion sign problem, one of the most fundamental computational bottlenecks in physics, chemistry, and related disciplines. Recently, a number of methodological breakthroughs has allowed me to present the first accurate data for the electronic properties of WDM over substantial parts of the relevant parameter space. This was achieved using supercomputers and the data-driven construction of AI surrogate models.
In PREXTREME, I propose to explore a hitherto unattempted complete solution to the sign problem, which will allow me to answer many questions about warm dense hydrogen and heavier elements with a direct impact on applications in material science, astrophysical models, and nuclear fusion. Moreover, my envisioned approach will revolutionize quantum many-body theory, with important implications for a gamut of fields including high-temperature superconductivity, high-pressure-physics and ultracold atoms.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
01328 Dresden
Germania