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Physikzentrum

 Institut für Theoretische Physik B

Aktuelle Forschung von Prof. Dohm
Forschungsgebiet Statistische Physik
Theoretische Untersuchung von kooperativen Phänomenen in Systemen mit sehr vielen Freiheitsgraden mit Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung
Schwerpunkt Theorie der Phasenübergänge
Statische und dynamische Eigenschaften
(Beispiel: Suszeptibilität, Wärmeleitfähigkeit)
Phasengrenzflächen (Struktur, Fluktuationen)
feldtheoretische Methoden
Anwendungen

Erklärung und Vorhersage von Experimenten in realen Systemen (Flüssigkeiten, Festkörpern) und in Computer-Simulationen, geplante Experimente auf der Internationalen Raumstation ISS (Programm der NASA: Fundamental Physics in Space), siehe auch Übersichtsartikel

Forschungsförderung Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Max-Planck-Gesellschaft
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Eine detailliertere Übersicht findet man in diesem Artikel für die "RWTH-Themen" 1/2001, sowie in dem Artikel

"Phase Transitions", Encyclopedia of Physics, 3rd edition, edited by R.G. Lerner and G.L. Trigg, VCH Publ., New York (2005), p. 1901.

Vergleiche zwischen unseren theoretischen Vorhersagen und Experimenten unter Mikrogravitationsbedingungen sowie am superfluiden Phasenübergang von 4He findet man in den Übersichtsartikeln "Critical phenomena in microgravity: past, present, and future" von M. Barmatz et al. in Rev. Mod. Phys . 79, 1 (2007), sowie "Finite-size-scaling of 4He at the superfluid transition" von F.M. Gasparini et al. in Rev. Mod. Phys. 80, 1009 (2008)

Beispiele für Phasenübergänge
flüssig - kristallin
paramagnetisch - ferromagnetisch (Curie-Temperatur TC)
normalleitend - supraleitend
normalflüssig - superfluid (4He)
thermisches Licht - kohärentes Licht (Laser)
diffusiver Transport - konvektiver Transport (Bénard-Instabilität)
Vorhersage der Renormierungsgruppentheorie

Systemunabhängige Gemeinsamkeiten am kritischen Punkt verschiedener Systeme:
Universalität und Skalenverhalten

Aktuelle Forschung:
Was ist der Gültigkeitsbereich der Universalität in realen Systemen?
Was ist der Gültigkeitsbereich für Skalenverhalten in realen Systemen?

Beispiele für Universalität
Singuläres kritisches Verhalten der spezifischen Wärme C und der Wärmeleitfähigkeit lambda$ beim kritischen Punkt Tc von Flüssigkeiten. Effekte von großen Fluktuationen erfordern statistische Theorie.
spezifische Wärme und Wärmeleitfähigkeit divergieren bei T<sub>c</sub> C

alpha und x: "universelle Konstanten", unabhängig von Details der mikroskopischen Wechselwirkung

Theoretische Methoden

Theoretische Beschreibung mit feldtheoretischen Methoden ("Renormierungsgruppentheorie") und Gittermodellen, methodische Analogien zur Elementarteilchenphysik.

  • diagrammatische Störungstheorie
  • Renormierungsgruppenmethoden
  • stochastische dynamische Modelle
  • exakte Modellösungen
  • Borel-Resummation
  • numerische Methoden
  • Computersimulationen
Anwendungen
  1. Reales System: superfluides 4He, ideal zum Testen der Theorie
  2. Erklärung von Abrundungen der Singularitäten in (endlichen) Computermodellen
  3. Vorhersage von Hochpräzisionsexperimenten in Abwesenheit von Gravitation (Programm der NASA: Fundamental Physics in Space)
    • MISTE: Microgravity Scaling Theory Experiment
    • BEST: Boundary Effects Near the Superfluid Transition
    • SUE: Superfluid Universality Experiment
    • DYNAMX: Critical Dynamics in Microgravity
    • EXACT: Experiments Along Coexistence near Tricritality
E-Mail letzte Änderung: 20.08.2008 Haftungsausschluss RWTH Aachen