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Kinetic Limits of Many-Body Classical Systems

Descrizione del progetto

Colmare le lacune in ambito di teoria cinetica

Comprendere le modalità con cui le leggi fisiche passano da una scala all’altra è una sfida fondamentale nel campo della fisica matematica. Il progetto KiLiM, finanziato dal CER, affronta questa problematica studiando grandi sistemi di particelle interagenti, in particolare nei gas e nei plasmi. Questi sistemi vengono descritti dalle equazioni di Boltzmann e Landau, componenti fondamentali della teoria cinetica; ciononostante, non è stato tuttora possibile stabilire una base rigorosa per le stesse, soprattutto per quanto concerne le interazioni interatomiche realistiche. KiLiM si propone di colmare questo divario dimostrando la validità della teoria cinetica per i modelli di interazione più comuni, come le forze di Lennard-Jones e i potenziali di Coulomb schermati, andando oltre i modelli idealizzati a sfere dure, nell’ambito di un lavoro che potrebbe far progredire la nostra comprensione in merito alla meccanica statistica di non-equilibrio e alla transizione all’equilibrio nei sistemi complessi.

Obiettivo

This project studies the transition between dynamical laws governing the physical world at different scales. Our focus will be on large systems of interacting particles with random initial data, underlying the kinetic theory of gases and dilute plasmas. Central to this theory are the Boltzmann equation, and its appropriate modification for charged particles given by Landau. Their description of approach to equilibrium and irreversible behaviour is a legendary success in the physics of time-dependent phenomena. Nevertheless, the rigorous foundation of such equations remains a largely immature aspect of the theory. This is a major problem in mathematical physics and non-equilibrium statistical mechanics. The effective equations of kinetic theory are an approximation of particle systems ruled by the time-reversible laws of classical mechanics. But their validity should become exact in a suitable limit of large system size.

In the last decade, there has been substantial progress in the derivation of kinetic equations from first principles. Such work is restricted to rarefied regimes. Results are available for models of interacting monatomic gases of identical particles. Besides the macroscopic equations leading the average behaviour, results have been obtained for fluctuations, large deviations, and for the random evolution of tracer particles. Equilibrium fluctuations are in itself of great interest, including results on long time scales which justify physically relevant applications.

Most of the results hold only for an overidealized model of hard-sphere interactions. None of them is, with the present techniques, extendable to realistic interatomic potentials. The goal is to bridge this gap by proving the validity of kinetic theory for some of the most common interaction models in physics: such as the Boltzmann equation for Lennard-Jones type forces, the Vlasov-Boltzmann equation for mixtures, and the Landau equation for screened Coulomb potentials.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA
Contributo netto dell'UE
€ 1 396 400,00
Indirizzo
Piazzale Aldo Moro 5
00185 Roma
Italia
Regione
Centro (IT) Lazio Roma
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 396 400,00

Beneficiari (1)