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Universal Equation for Non Equilibrium Correlations in Interacting Particle Systems

Descrizione del progetto

Alla scoperta delle leggi universali della fisica del non equilibrio

In natura, la maggior parte dei sistemi si trova in uno stato di non equilibrio, secondo un processo di costante scambio di energia o materia con l’ambiente circostante. Sebbene la fisica dell’equilibrio sia ben compresa, le leggi universali che regolano i sistemi lontani dalla condizione di equilibrio costituiscono tuttora una sfida scientifica difficile da superare. Il progetto UniCIPS, finanziato dal CER, colma questa lacuna studiando i sistemi di particelle in interazione, ovvero gli «atomi di idrogeno» della fisica del non equilibrio. Sulla scia delle recenti scoperte che hanno permesso di ridurre le complesse dinamiche a molti corpi a semplici equazioni a corpo singolo, UniCIPS mira a svelare le leggi universali che regolano il trasporto generale delle particelle. Il progetto fornirà strumenti concettuali volti ad analizzare dinamiche complesse fornendo risultati che dovrebbero far luce su alcune sfide di lunga data nel campo della fisica statistica, il che consentirà nel complesso ai ricercatori di comprendere in maniera migliore il modo in cui la materia e l’informazione si muovono nell’universo.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-SyG

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Istituzione ospitante

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contributo netto dell'UE
€ 4 615 895,00
Indirizzo
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francia
Regione
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 4 615 895,00

Beneficiari (3)