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Arbeitsgruppe Prof. Dr. Ziegler


Quantenfeldtheoretische Methoden in der Kondensierten Materie



Feldtheoretische Methoden dienen der (effektiven) Modellierung sowohl von klassischen Vielteilchen-Systemen als auch von komplexen Quantensystemen. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, langreichweitig korrelierte Phänomene zu beschreiben und zu studieren, wie sie u.a. in der Nähe von Phasenübergängen (z.B. zwischen Para- und Ferromagneten) auftreten. Ebenso erlauben sie, die Symmetriebrechung in mikroskopischen Modellen zu untersuchen, die u.a. zu makroskopischen (dynamischen) Effekten in Quantensystemen führen. Beispiele hierfür sind Superflüssigkeiten, Kondensation ("Bose-Einstein-Kondensation" im wechselwirkenden Bosegas) und Diffusion in Quantensystemen. Die Struktur der Feldtheorien ermöglicht es, den Zusammenhang verschiedener physikalischer Phänomene und Systeme unter einem einheitlichen Gesichtspunkt zu betrachten. Dabei geht es um die Anwendung vorhandener Methoden wie auch um die Entwicklung neuer Verfahren zur Auswertung der feldtheoretischen Modelle.

Es gibt zahlreiche Experimente an Systemen der Kondensierten Materie, die bisher vom theoretischen Standpunkt nur unzureichend erklärt werden konnten. Dazu gehören insbesondere Transporteigenschaften, die auf Oberflächen von Halbleitern beobachtet werden und im Widerspruch zu den Aussagen der konventionellen Transporttheorie zu stehen scheinen. Prominentes Beispiel ist der Quantenhalleffekt. Im Rahmen von feldtheoretischen Modellierungen der Transportprozesse wird untersucht, ob und gegebenenfalls unter welchen Voraussetzungen die experimentell beobachteten Eigenschaften auftreten können. Von besonderem Interesse sind in diesem Zusammenhang sogenannte universelle Eigenschaften, die unabhängig von einem bestimmten Material auftreten und nur z.B. durch die Symmetrie oder Topologie des physikalischen Systems bestimmt sind.