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Universal Equation for Non Equilibrium Correlations in Interacting Particle Systems

Description du projet

Révéler les lois universelles de la physique hors équilibre

Dans la nature, la plupart des systèmes existent hors équilibre, échangeant constamment de l’énergie ou de la matière avec leur environnement. Si la physique de l’équilibre est bien comprise, les lois universelles applicables aux systèmes loin de l’équilibre restent un défi scientifique majeur. Le projet UniCIPS, financé par le CER, s’attaque à cette lacune en étudiant les systèmes de particules en interaction, les «atomes d’hydrogène» de la physique hors équilibre. S’appuyant sur de récentes avancées qui ont permis de ramener des dynamiques complexes à plusieurs corps à de simples équations à un seul corps, UniCIPS entend mettre au jour des lois universelles du transport général des particules. Le projet fournira des outils conceptuels pour analyser des dynamiques complexes, et ses conclusions devraient éclairer des défis de longue date en physique statistique. Dans l’ensemble, cela fera progresser la compréhension qu’ont les chercheurs de la manière dont la matière et l’information circulent dans l’univers.

Objectif

An open system out of equilibrium exchanges matter, energy, or information with its surroundings through directed currents that break time-reversal symmetry. Far from equilibrium, the arrow of time becomes crucial. While equilibrium physics is well explained by statistical physics, understanding non-equilibrium systems is a major challenge in modern physics. Do universal laws exist far from equilibrium? How can complex systems’ dynamics be characterized?

Interacting particle systems (IPS), driven by external fields or prepared with an initial inhomogeneous density profile, are the “hydrogen atom” of non-equilibrium physics. Very recently, we have made important progress for the Symmetric Exclusion Process (SEP), a paradigmatic model of one-dimensional IPS, and showed by relying on a novel approach that this many-body dynamics in fact reduces to a simple single-body exact closed equation for the correlations, which can be solved explicitly. Beyond the particular case of the SEP, this striking but puzzling result changes our views and opens new horizons in the analysis of IPS by reducing them to single-body problems. Unveiling the corresponding universal closed equation for correlations in general IPS, along with the underlying theoretical framework of non-equilibrium statistical physics, is the objective of this project. The achievability of this challenging task is supported by promising recent developments both for diffusive systems (which obey Fick’s law) and for ballistic systems. These results will provide explicit characterization of transport properties in general IPS, conceptually new tools to analyse interacting particle systems and finally resolve the long-standing challenge of formulating a general framework for non-equilibrium statistical physics.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-SyG

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Institution d’accueil

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 4 615 895,00
Coût total
€ 4 615 895,00

Bénéficiaires (3)