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Correlations in Large Quantum Systems

Descrizione del progetto

Indagare sul comportamento macroscopico dei sistemi quantistici a molti corpi

Comprendere in che modo le proprietà macroscopiche dei sistemi quantistici si relazionano ai parametri microscopici si conferma uno dei quesiti più complessi nell’ambito della fisica matematica. Il progetto CLaQS, finanziato dall’UE, si concentrerà sullo studio di proprietà fisiche rilevanti di sistemi quantistici a molti corpi. Il suo obiettivo principale sarà la realizzazione di nuovi strumenti matematici volti alla descrizione delle correlazioni tra particelle interagenti, comprendendone gli effetti a livello di grandi sistemi quantistici. Il progetto analizzerà le proprietà degli stati fondamentali, le eccitazioni a bassa energia e le dinamiche di non equilibrio. Tra gli obiettivi di lungo termine figurano la prova matematica della comparsa della condensazione di Bose-Einstein nel limite termodinamico e una solida giustificazione dell’equazione di Boltzmann per i fermioni nel limite dell’accoppiamento debole.

Obiettivo

This project is devoted to the mathematical analysis of important physical properties of many-body quantum systems. We will be interested in properties of the ground state and low-energy excitations but also of non-equilibrium dynamics. We are going to consider systems with different statistics and in different regimes. The questions we are going to address have a common aspect: correlations among particles play a crucial role. Our main goal consists in developing new tools that allow us to correctly describe many-body correlations and to understand their effects. The starting point of our proposal are ideas and techniques that have been introduced in a series of papers establishing the validity of Bogoliubov theory for Bose gases in the Gross-Pitaevskii regime, and in a recent preprint showing how (bosonic) Bogoliubov theory can also be used to study the correlation energy of Fermi gases. In this project, we plan to develop these techniques further and to apply them to new contexts. We believe they have the potential to approach some fundamental open problem in mathematical physics. Among our most ambitious objectives, we include the proof of the Lee-Huang-Yang formula for the energy of dilute Bose gases and of the corresponding Huang-Yang formula for dilute Fermi gases, as well as the derivation of the Gell-Mann--Brueckner expression for the correlation energy of a high density Fermi system. Furthermore, we propose to work on long-term projects (going beyond the duration of the grant) aiming at a rigorous justification of the quantum Boltzmann equation for fermions in the weak coupling limit and at a proof of Bose-Einstein condensation in the thermodynamic limit, two very challenging and important questions in the field.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-ADG - Advanced Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2018-ADG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITAT ZURICH
Contributo netto dell'UE
€ 1 876 050,00
Indirizzo
RAMISTRASSE 71
8006 Zurich
Svizzera
Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 876 050,00

Beneficiari (1)