Forschungsbericht 1997

Institut für Theoretische Physik

Direktor: Prof. Dr. Adolf Kühnel (03 41) 9 73 24 20

Forschungsprojekte

Quantenfeldtheorie

Forschungsthema
Quantengeometrie
Bearbeiter
Prof. Dr. Gerd Rudolph, Dr. Rainer Matthes, Dipl.-Phys. Dirk Calow
Kurzbeschreibung
Die Untersuchung von Feldtheorien im Rahmen nichtkommutativer Geometrien wurde fortgesetzt. Im Zentrum des Interesses standen Quantenhauptfaserbündel und Zusammenhänge. Einige neue Beispiele, u.a. das Analogon eines Monopolbündels, wurden gefunden.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG, SMWK)

Forschungsthema
Geometrische Aspekte von Nichtkommutativität in algebraischen Zustandsräumen
Bearbeiter
Prof. Dr. Gerd Rudolph, Dr. Peter M. Alberti
Kurzbeschreibung
Schwerpunktmäßig wurden die topologische Struktur des Tangentenraumes an einem normalen Zustand und die Struktur des Tangentenbündels, die geodätische Struktur der Bures-Metrik über Zustandsräumen approximativ endlich-dimensionaler v.Neumann-Algebren und die Differenzierbarkeitsstruktur auf diesen Räumen untersucht.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
Tief-inelastische Lepton-Hadron-Streuung
Bearbeiter
Prof. Dr. Bodo Geyer, Dr. Dieter Müller, Dr. Johannes Blümlein (DESY Zeuthen), Prof. Dr. Dieter Robaschik (DESY Zeuthen/Univ.Graz)
Kurzbeschreibung
Für die tief-inelastische Streuung (DIS) wurden im Rahmen der nichtlokalen Lichtkegel-Entwicklung die anomalen Dimensionen von Lichtstrahl-Operatoren zum Twist 2 sowohl für unpolarisierte als auch für polarisierte Streuung im Nicht- Singulett- und im Singulett-Fall vollständig bestimmt und auf die Evolutionsgleichungen der nichtdiagonalen Verteilungsfunktionen angewandt. Als Spezialfälle ergeben sich die Altarelli-Parisi-, die Brodsky-Lepage- und die für die tief-virtuelle Comptonstreuung (DVCS) relevanten Evolutionskerne. Die von Radyushin für den Nicht-Singulett-Fall angegebene Lösung der Evolutionsgleichungen wurde auf den Singulett-Fall verallgemeinert. Die Renormierung der konformen Twist 2-Operatoren wurde unter Verwendung der konformen Ward-Identitäten und algebraischer Nebenbedingungen untersucht. Die Existenz eines konform-kovarianten Renormierungsschemas und der konformen Operatorproduktentwicklung wurden bewiesen und für die Behandlung der DVCS und der Photonen/Meson-Übergangsformfaktoren in next-to-leading"-Ordnung herangezogen.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG, Graduiertenkolleg Quantenfeldtheorie" und DESY)

Forschungsthema
Effektive Feldtheorie und Renormierungsgruppentechnik
Bearbeiter
Prof. Dr. Bodo Geyer, Dipl.-Phys. Sven Falkenberg, Prof. Dr. Martin Reuter (Univ. Mainz), Prof. Dr. Petr Lavrov (Univ. Tomsk), Dipl.-Phys. Pavel Moshin (Univ. Tomsk)
Kurzbeschreibung
Die Methode der effektiven Mittelwertwirkung wurde erstmals auf supersymmetrische Feldtheorien erweitert und am Beispiel der N=1 supersymmetrischen Yang-Mills-Theorie genauer studiert. Die exakten Evolutionsgleichungen der effektiven Wirkung wurden hergeleitet und nach Verkürzung" gelöst. Die so bestimmte Beta-Funktion ist in Übereinstimmung mit früheren Resultaten. Der Formalismus der BLT-Quantisierung allgemeiner Eichtheorien wurde zunächst auf den Fall externer Felder und dann auch für das zusätzliche Vorliegen zusammengesetzter Felder erweitert. Ferner wurde der Formalismus auf massive irreduzible (und anschließend für reduzible) Eichfelder im Rahmen einer OSp(1,2)-symmetrischen Theorie verallgemeinert.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG, Graduiertenkolleg Quantenfeldtheorie", und SMWK)

Forschungsthema
Elektronenkorrelationen in zweidimensionalen Systemen im Magnetfeld
Bearbeiter
Prof. Dr. Wolfgang Weller, PD Dr. Walter Apel (PTB Braunschweig), Dr. Meik Hellmund, Dipl.-Phys. Uwe Girlich, Dipl.-Phys. Jürgen Dietel, Dipl.-Phys. Thomas Koschny
Kurzbeschreibung
Mit feldtheoretischen und numerischen Methoden wurden zweidimensionale Elektronensysteme im starken Magnetfeld untersucht. Dabei konzentrierten sich die Arbeiten auf das halb gefüllte tiefste Landauband. Mit Hilfe der Chern- Simons-Feldtheorie wurde durch Entwicklung nach der Coulomb- Wechselwirkung das Spektrum der Composite Fermions" berechnet. Weiter wurden die logarithmisch divergenten Diagramme für das thermodynamische Potential bestimmt. Die Random-Phase-Näherung" wurde ausgewertet durch Berechnung der Polarisationsteile für alle Impulse und Frequenzen. Durch numerische Simulation in Kugelgeometrie wurde die effektive Masse der Composite Fermions" berechnet. Die Vielteilchenzustandsdichte wurde numerisch mit der Momentenmethode bestimmt. Weiter wurde für größere Füllfaktoren durch numerische Diagonalisierung die Spinpolarisation berechnet.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
Grundzustandsenergie
Bearbeiter
PD Dr. Michael Bordag, Dr. Klaus Kirsten, Dipl.-Phys. Joachim Lindig
Kurzbeschreibung
Die Grundzustands- (auch Vakuum-) Energie gehört zu den fundamentalen Eigenschaften von Quantenfeldern. Im Projekt werden neue Methoden entwickelt, die es erlauben, sie für allgemeine Randbedingungen und Hintergrundfelder zu berechnen. Die Grundzustandsenergie für massive Felder mit Randbedingungen auf einer Kugel wurde berechnet. Damit konnten physikalische Normierungsbedingungen formuliert und neue Ergebnisse für die Wechselbeziehung von klassischen Systemen und Quantenfluktuationen gewonnen werden. Weiterhin gelang es, die Strahlungskorrekturen zum Casimireffekt für die Kugel zu berechnen und Schlußfolgerungen über die Geometrieabhängigkeit der Abstandsrenormierung zu erhalten.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
Quanteneffekte im frühen Universum
Bearbeiter
PD Dr. Michael Bordag, Dipl.-Phys. Joachim Lindig, Prof. Dr. Vladimir M. Mostepanenko (St. Petersburg)
Kurzbeschreibung
Im Rahmen der halbklassischen Gravitation werden quantisierte Materiefelder im Hintergrund eines klassischen Gravitationsfeldes betrachtet. Insbesondere in kosmologischen Modellen ist die Rückwirkung der Materie auf das Gravitationsfeld von Interesse. Dazu ist die Kenntnis des renormierten Vakuumerwartungswertes des Energie-Impuls-Tensors erforderlich. Nach der expliziten Bestimmung dieser Größe für frühe Zeiten auch bei nichtkonformer Kopplung stehen nun die Lösungen der halbklassischen Einsteingleichung sowie deren Interpretation in konkreten kosmologischen Modellen im Vordergrund.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
Casimireffekt und hypothetische Wechselwirkungen
Bearbeiter
PD Dr. Michael Bordag, Prof. Dr. Vladimir M. Mostepanenko (St. Petersburg), Prof. Dr. Galina Klimchitskaya (St. Petersburg)
Kurzbeschreibung
Der Casimireffekt führt zu einer Kraft zwischen makroskopischen Körpern, die nur von fundamentalen Naturkonstanten abhängt. Eine genaue Messung dieser Kraft und ihr Vergleich mit den bekannten Kraftgesetzen gestattet Schlußfolgerungen bezüglich hypothetischer ( fünfter") Kräfte, die von fast allen supersymmetrischen Theorien vorhergesagt werden. Mit der jüngsten Messung des Casimireffektes wurde ein neues Genauigkeitsniveau erreicht. Anliegen des Projektes ist, daraus Schlußfolgerungen bzw. Schranken für die fünften" Kräfte abzuleiten und verbesserte bzw. neue Konfigurationen für künftige Experimente zu berechnen.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG, SMWK)

Forschungsthema
Anwendung der Hitzekernentwicklung in Eichfeldtheorien auf berandeten Mannigfaltigkeiten
Bearbeiter
PD Dr. Michael Bordag, Dr. Dmitri Vassilevich (St. Petersburg)
Kurzbeschreibung
Die Quantisierung von Eichfeldtheorien auf berandeten Mannigfaltigkeiten ist ein technisch anspruchsvolles, bisher nur unbefriedigend gelöstes Problem. Die Anwendungen reichen von kosmologischen Modellen und Ansätzen zur Quantengravitation bis zu makroskopischen Quantenkorrekturen in leitenden oder dielektrischen Körpern. Im Projekt soll die Quantisierungsprozedur systematisch untersucht werden, insbesondere die Frage der Kompensation zwischen unphysikalischen und Geistfreiheitsgraden. In der ersten Etappe des Projektes wurde die Quantisierung der Elektrodynamik mit einer ortsabhängigen Dielektrizitätskonstante formuliert und die Koeffizienten der Hitzekernentwicklung bestimmt.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Theorie der kondensierten Materie

Forschungsthema
Elektrohydrodynamische Instabilitäten in nematischen Flüssigkristallen bei stochastischer Anregung
Bearbeiter
Prof. Dr. Ulrich Behn, Prof. Dr. Adolf Kühnel, Dipl.-Phys. Thomas John, Dr. Karen Lippert
Kurzbeschreibung
Die Schwelle für das Einsetzen von Rollzentren bei stochastischer Anregung wurde nach dem Kriterium der sample stability im Rahmen einer 2d-Theorie berechnet und mit Experimenten verglichen (Kooperation mit PD Dr. R. Stannarius, Institut für Experimentelle Physik I). Hierbei ergibt sich erstmals eine quantitativ befriedigende Übereinstimmung. Die Stabilität der ersten Momente wurde für die Überlagerung einer periodischen mit einer stochastischen Spannung berechnet. Rauschinduzierte Phasenübergänge im Stratonovichmodell mit globaler Kopplung wurden untersucht.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG, Schwerpunktprogramm Strukturbildung in dissipativen kontinuierlichen Systemen, Experiment und Theorie im quantitativen Vergleich")

Forschungsthema
Stochastik und Strukturbildung
Bearbeiter
Prof. Dr. Ulrich Behn, Prof. Dr. Adolf Kühnel, Dr. Karen Lippert, Dr. Konrad Schiele, Dipl.-Phys. Heiko Patzlaff, Dipl.-Phys. Jens Emmerich, Dipl.-Phys. Micaela Krieger
Kurzbeschreibung
Übergänge im multifraktalen Spektrum sowie Phasenübergänge an diskreten stochastischen Abbildungen für das Isingmodell im Zufallsfeld (lineare Kette bzw. Bethegitter) konnten erstmals erklärt werden. Dynamische und statistische Eigenschaften marginal stabiler Systeme mit zeitlicher Verzögerung bei stochastischer Anregung wurden beschrieben und Analogien zur selbstorganisierten Kritizität aufgezeigt. Die Stabilisierung des inversen Doppelpendels durch deterministische parametrische Anregung wurde untersucht.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DAAD und British Council: British German Academic Research Collaboration)

Forschungsthema
Theorie der Spinkorrelationen in Hoch-Tc-Supraleitern
Bearbeiter
Prof. Dr. Dieter Ihle, Dipl.-Phys. Steffen Winterfeldt, Dipl.-Phys. Sibylle Legner
Kurzbeschreibung
Die Theorie der antiferromagnetischen Nahordnung im t-J-Modell wird auf folgenden Gebieten bearbeitet: Die dynamische Spinsuszeptibilität und die Spinkorrelationsfunktionen beliebiger Reichweite werden im gesamten Dotierungs- und Temperaturbereich mit Hilfe der Projektionstechnik für Greensche Funktionen berechnet, wobei ein Vergleich mit exakter Diagonalisierung und mit Experimenten erfolgt. Die dynamischen Spinsuszeptibilitäten werden im Rahmen von Hilfsfeld-Darstellungen ermittelt. Geplante Erweiterungen ergeben sich durch die Einbeziehung von Bandstruktur- und Selbstenergieeffekten.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
Gedächtnis, Kognition und Adaption im Immunsystem
Bearbeiter
Prof. Dr. Ulrich Behn, Dr. Karen Lippert
Kurzbeschreibung
Architektur und Dynamik einfacher Modelle für die idiotypischen Wechselwirkungen von B-Lymphozyten wurden untersucht. Erstmals konnte im Rahmen eines einfachen Modells für die Th1-Th2-Regulation ein theoretisches Verständnis der Desensibilisierungstherapie bei Allergien als transientes dynamisches Phänomen erzielt werden (Kooperation mit Prof. Dr. G. Metzner, Institut für klinische Immunologie und Transfusionsmedizin).
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51

Forschungsthema
Theoretische Untersuchungen zu Flüssigkristall-Oberflächen-Wechselwirkungen
Bearbeiter
Dr. Konrad Schiele, Prof. Dr. Adolf Kühnel
Kurzbeschreibung
Das Kraft-Abstandsgesetz für Flüssigkristalle in der isotropen und nematischen Phase wurde in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Kremer (Institut für Experimentelle Physik I) innerhalb des Teilprojektes D7 des Sonderforschungsbereichs Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen" mit der Oberflächen-Kraftapparatur gemessen und zu berechnen versucht. Dabei zeigte sich, daß der in der Literatur vorgeschlagene Ansatz, die Kraft phänomenologisch durch elastische Deformationen und Thermodynamik im Gleichgewicht zu erklären, bei genauerer Berücksichtigung der Geometrie und realistischen Werten für die Verankerungsenergie eine Kraft liefert, die um drei bis vier Größenordnungen zu klein ist. Die qualitative und quantitative Erklärung ist also noch offen.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51

Forschungsthema
Theorie der Hoch-Tc-Supraleitung
Bearbeiter
Doz. Dr. Winfried Kolley
Kurzbeschreibung
Behandelt werden Elektronenkorrelationen in den CuO2-Schichten von Kuprat- Supraleitern. Superaustausch und RKKY-Wechselwirkung konnten simultan hergeleitet werden. Symmetrien in der Supraleitung werden untersucht.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51

Theorie der Elementarteilchen

Forschungsthema
Tiefinelastische Streuung und Regge-Asymptotik in der Quantenchromodynamik
Bearbeiter
Prof. Dr. Klaus Sibold, PD Dr. Roland Kirchner, Dr. Dmitri Ivanov, Dr. Ralph Engel
Kurzbeschreibung
Die diffraktive Erzeugung von Mesonen in tiefinelastischen Prozessen wurde theoretisch untersucht und entsprechende Wirkungsquerschnitte berechnet. Der interessante Fall negativer Ladungsparität im Austauschkanal wurde betrachtet. Eine neue Methode zur Berechnung der Paarerzeugung bei hochenergetischer Streuung im starken elektromagnetischen Feld wurde erarbeitet.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (BMBF, DESY)

Forschungsthema
Methode der Hintergrundfelder in Eichtheorien
Bearbeiter
Prof. Dr. Klaus Sibold, Dr. Rainer Häußling, Dr. Elisabeth Kraus (Bonn)
Kurzbeschreibung
Die Einführung zusätzlicher äußerer Felder, der sogenannten Hintergrundfelder, in störungstheoretisch behandelten Eichtheorien gestattet es einerseits, explizite Rechnungen zu vereinfachen, andererseits essentiell wichtige Gleichungen der Theorie (z.B. gewisse Ward-Identitäten) einfach zu halten. Mit Hilfe einer sehr allgemeinen algebraischen Methode, fußend auf Arbeiten von Becchi, Rouet und Stora, soll die genaue Rolle der Hintergrundfelder untersucht und möglicherweise eine Verbindung zwischen Hintergrundmethode und pinch- Technik hergestellt werden.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DESY)

Forschungsthema
Eichparameterabhängigkeit im Standardmodell
Bearbeiter
Prof. Dr. Klaus Sibold, Dr. Rainer Häußling, Stephan Kappel, Dr. Elisabeth Kraus (Bonn)
Kurzbeschreibung
Untersucht wird, aufbauend auf einer von Piguet und Sibold vorgestellten allgemeinen algebraischen Technik, die Eichparameterabhängigkeit in quantisierten, störungstheoretisch renormierten Eichfeldtheorien. Als Vorbereitung zu entsprechenden, aber aufwendigeren Untersuchungen im Standardmodell wird das Abelsche Higgsmodell als einfachstes Beispiel einer spontan gebrochenen Eichtheorie analysiert.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DESY)

Forschungsthema
Superkonforme Transformationseigenschaften des Superstroms
Bearbeiter
Prof. Dr. Klaus Sibold, Dr. Johanna Erdmenger, Dipl.-Phys. Christian Rupp
Kurzbeschreibung
Die Rolle, die in üblichen Theorien der Energie-Impuls-Tensor spielt, übernimmt in supersymmetrischen Theorien ein Superfeld, in dem er nur eine von mehreren Komponenten ist: der Superstrom. Aus ihm lassen sich alle anderen Ströme der superkonformen Algebra in einfacher Weise darstellen. Sein Transformationsverhalten unter superkonformen Transformationen wurde für das Wess-Zumino-Modell zu allen Ordnungen in der Störungstheorie bestimmt. Weiterhin soll nun der Superstrom für supersymmetrische Eichtheorien in ähnlicher Weise untersucht werden. Damit werden sich Aufschlüsse über Supergravitationstheorien ergeben, die sich vorläufig nicht auf andere Weise gewinnen lassen, denn diese Theorien sind im allgemeinen nicht-renormierbar.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG, Graduiertenkolleg Quantenfeldtheorie)

Forschungsthema
Regge-Asymptotik in der Quantenchromodynamik
Bearbeiter
PD Dr. Roland Kirschner, Dr. Lech Szymanowski, Dr. David Karakhanyan (Yerevan, Armenien), Prof. Dr. Lew N. Lipatov (St. Petersburg, Rußland), Dr. Boris Ermolaev (St. Petersburg, Rußland)
Kurzbeschreibung
Das Konzept des Reggeon-Austauschs zur Darstellung der Hochenergieasymptotik von Streuprozessen in nichtabelschen Eichfeldtheorien wurde auf subsymptotische Beiträge erweitert. Die entsprechenden Terme der effektiven Wirkung für Hochenergieprozesse wurden berechnet sowie die Asymptotik von tiefinelastischen polarisierten Strukturfunktionen bei kleinen Impulsfraktionen.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG, DAAD, VW-Stiftung)

Forschungsthema
Untersuchung des elektroschwachen Phasenübergangs in Gittersimulationen
Bearbeiter
PD Dr. Arwed Schiller, PD Dr. Holger Perlt, Martin Gürtler, Christoph Strecha, Dr. Ernst-Michael Ilgenfritz (HU Berlin und ITP Kanazawa, Japan)
Kurzbeschreibung
Die Standard-Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung weist für nicht allzu große Higgs-Massen einen Phasenübergang erster Ordnung bei einer Temperatur in der Größenordnung der W-Masse auf. Dieser verschwindet bei Higgsmassen nahe der Vektorbosonmasse. Die Bestimmung der Stärke und des Endpunktes des Phasenübergangs, physikalischer Parameter und des Spektrums sowie von Wellenfunktionen nahe am Endpunkt erfordert die Nutzung nichtstörungstheoretischer Methoden. Wir untersuchen in Zusammenarbeit mit Kollegen aus anderen Instituten das Modell im Rahmen einer effektiven dreidimensionalen Theorie auf dem Gitter mit Hilfe von Monte-Carlo- Simulationen. Erweiterungen über das Standardmodell hinaus werden angestrebt. Dazu werden z.T. Höchstleistungs-Parallel- und Vektorrechner eingesetzt.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
Berechnung von Matrixelementen im Rahmen der Gitter-Störungstheorie der QCD
Bearbeiter
PD Dr. Arwed Schiller, PD Dr. Gerrit Schierholz (DESY Zeuthen), PD Dr. Holger Perlt
Kurzbeschreibung
Dieses Thema wird im Rahmen einer Kollaboration (Leiter: G. Schierholz, DESY Zeuthen) bearbeitet, die Strukturfunktionen auf dem Gitter berechnet (unter Berücksichtigung von Fermionen in der quenched-Näherung). Zur physikalischen Interpretation der numerischen Resultate ist die Kenntnis der Renormierungsfaktoren notwendig. Diese werden mit Hilfe von Computeralgebrasystemen analytisch für die niedrigsten Momente innerhalb der Gitter-Störungstheorie in Einschleifennäherung unter Einschluß von verbesserten Wirkungen und Operatoren berechnet.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
Untersuchung einer Reihe von QED- und QCD-Prozessen für Hochenergiebeschleuniger
Bearbeiter
PD Dr. Arwed Schiller, PD Dr. Holger Perlt, Dr. Ralph Engel, Prof. Valery G. Serbo (Novosibirsk, Rußland), Prof. Ilya F. Ginzburg (Novosibirsk, Rußland), Prof. Gleb L. Kotkin (Novosibirsk, Rußland)
Kurzbeschreibung
Es werden QED und QCD-Prozess für Hochenergiebeschleuniger untersucht. Neben analytischen Berechnungen von Matrixelementen unter Einschluß aller Polarisationen interessieren Abschätzungen für Teilchenerzeugungen jenseits des Standardmodells für Collider.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (VW-Stiftung)

Forschungsthema
Monte-Carlo-Ereignisgenerator für hadronische Wechselwirkungen bei hohen Energien
Bearbeiter
PD Dr. Arwed Schiller, Prof. Dr. Fritz W. Bopp (Univ. Siegen), Dr. Ralph Engel
Kurzbeschreibung
Basierend auf Ideen des Dualen Partonmodells wurde ein Monte-Carlo- Ereignisgenerator entwickelt, der eine gute Beschreibung hochenergetischer hadronischer Wechselwirkungen ermöglicht. Der Generator wird sowohl für theoretische Studien als auch zur Simulation von Photon-Proton-Streuprozessen (DESY, Hamburg) und Photon-Photon-Wechselwirkungen (CERN, Genf) in Experimenten verwendet. Verbesserungen zur Phänomenologie des Partonmodells für Minijets wurden entwickelt. Im Rahmen des Projektes besteht eine enge internationale Zusammenarbeit mit mehreren theoretischen und experimentellen Forschungsgruppen.
Weiterführung
nein
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DFG)

Forschungsthema
"Massive" QCD-Zwei-Schleifen-Korrekturen
Bearbeiter
Dr. Rainer Scharf, Dr. Rolf Mertig (Amsterdam), Dr. Willy van Neerven (Leiden, z.Zt. DESY Zeuthen)
Kurzbeschreibung
Die Genauigkeit derzeitiger Hochenergiephysik-Experimente macht Rechnungen erforderlich, die 2-Schleifen-Korrekturen einschließen. Auf der Basis der Altarelli-Parisi Quark-Quark-Non-Singlet-Splitting"-Funktion für massive Quarks (unpolarisiert) werden via inverser Massenfaktorisierung entsprechende Informationen über die -Streuung bei LEP und die zur Luminositätseichung wichtige Bhabha-Streuung gewonnen.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51 und Drittmittel (DESY)

Moleküldynamik/Computersimulation

Forschungsthema
Statistische Theorie und Simulation von Transportphänomenen an Grenzflächen (Zeolithen)
Bearbeiter
Prof. Dr. Reinhold Haberlandt, Dr. Siegfried Fritzsche, Dipl.-Phys. Martin Gaub, Dipl.-Phys. Gerd Hofmann, Dipl.-Phys. Steffen Jost, Dipl.-Phys. Andreas Schüring, Prof. Dr. Max Wolfsberg (Irvine/USA), Dr. Karl Heinzinger (Mainz)
Kurzbeschreibung
Es wurden Diffusionsprozesse in Zeolithen unter Verwendung der Kubotheorie und durch Simulation untersucht. Für Diffusion eines Xe/CH4-Gemischs wurde in Simulationen und (gemeinsam mit der Gruppe von Prof. Kärger) Messungen sehr gute Übereinstimmung gefunden und interessante asymmetrische Beeinflussung entdeckt. Sterische Effekte bei der Diffusion von Ethan in einem A-Zeolith wurden untersucht und eine überraschende Temperaturabhängigkeit der Diffusion gefunden und erklärt. Die van Hove - Korrelationsfunktion für die Diffusion von Methan in Zeolithen wurde analysiert und eine Möglichkeit der Faktorisierung nachgewiesen. Der eigene Standpunkt über den Einfluß der Gitterschwingungen auf die Diffusion von Methan im kationenfreien A-Zeolith konnte nach Kontroverse bestätigt werden.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51, HSP III-Mittel und Drittmittel (DFG, Sonderforschungsbereich "Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen", Teilprojekt E1)

Forschungsthema
Statistische Theorie irreversibler Prozesse
Bearbeiter
Prof. Dr. Reinhold Haberlandt, Dr. Siegfried Fritzsche, Prof. Dr. Andrzej Cukrowski (Warschau)
Kurzbeschreibung
Diffusion, Energie-Relaxation in binären Mischungen dichter Systeme und chemische Reaktionen in der Gas-Phase wurden mit der statistischen Theorie irreversibler Prozesse und numerischer Methoden behandelt.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51, HSP III-Mittel und Drittmittel (DFG, Sonderforschungsbereich "Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen", Teilprojekt E1)

Forschungsthema
Statistische Theorie und Simulationen zum Adsorptionsverhalten von Gastmolekülen in Zeolithen
Bearbeiter
Prof. Dr. Reinhold Haberlandt, Dr. Siegfried Fritzsche, Dr. Horst-Ludger Vörtler, Dipl.-Phys. Abdulaziz Ali
Kurzbeschreibung
Die Adsorption von Gastmolekülen in A-Zeolithen und Silikalith wurde untersucht und Gibbs-Ensembles simuliert. Erste Ergebnisse liegen vor.
Weiterführung
ja
Finanzierung
TG 51, HSP III-Mittel und Drittmittel (DFG, Sonderforschungsbereich "Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen", Teilprojekt E1/E2)

Forschungsthema
Statistische Theorie und Computersimulation von Struktur und Thermodynamik von Fluiden an Grenzflächen und in Mikroporen
Bearbeiter
Dr. Horst-Ludger Vörtler, Dipl.-Phys. Matthias Kettler, Prof. Dr. William R. Smith (Guelph, Kanada)
Kurzbeschreibung
Molekularstatistische Theorien und Simulationstechniken werden auf Fluide unter inhomogenen Bedingungen verallgemeinert. Insbesondere werden Verfahren zur direkten Simulation von Phasengleichgewichten (Großkanonische und Gibbs- Ensemble-Simulationen) auf die Behandlung von Mehrphasen-Gleichgewichten zwischen freien Fluiden und solchen in Poren ausgedehnt. Untersucht wurden einfache (Hartkugel-, Square-well-) und molekulare (Kihara-) Fluide in Mikroporen. Neuartige Methoden (Graduelle Teilcheneinsetzung, Extended- Gibbs-Ensembles) dienen der Verbesserung der Effizienz von Simulationstechniken in dichten Fluiden in der Nähe von Grenzflächen.
Weiterführung
ja
Finanzierung
HSP III-Mittel und Drittmittel (DFG, Sonderforschungsbereich "Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen", Teilprojekt E2)

Forschungsthema
Statistische Thermodynamik wäßriger Fluide in inhomogenen Systemen mit Anwendung auf molekular rauhe (amphiphile) Grenzflächen
Bearbeiter
Dr. Horst-Ludger Vörtler, Dr. Jörg Galle, Dipl.-Phys. Matthias Kettler, Prof. Dr. Ivo Nezbeda (Prag)
Kurzbeschreibung
Die Untersuchung wäßriger Phasen an Grenzschichten mit Interaction-site- Modellen für assoziierte Fluide wurde auf eine neue Gruppe von Modellen (EPM water) ausgedehnt, die es gestattet, die strukturellen und thermodynamischen Eigenschaften von Wasser in guter Näherung auf kurzreichende Wechselwirkungen (zwischen azentrisch angeordneten Kraftzentren) zurückzuführen. Die Ausdehnung dieser Modellierung auf inhomogene Fluide, die sowohl analytische Verfahren als auch Computersimulation umfaßt, führt zu detaillierten Kenntnissen der Struktur (Cluster, Netzwerke) assoziativer Fuide in Grenzflächensituationen. Als Anwendung werden Modelle amphiphiler Doppelschichten in wäßriger Umgebung simuliert. Hierzu wurden die für reines Wasser erfolgreichen Wechselwirkungsvorstellungen auf die Lipid-Wasser- Grenzfläche ausgedehnt und auf dieser Grundlage die Struktur des confined" Wassers in Doppelschichten detailliert untersucht. Ziel dieser Studien sind Beiträge zur Erklärung experimentell gefundener Adsorptions- und Hydratationsphänomene. Analytische Abschätzungen zum Zustandsverhalten von Wasser in der Nähe von Grenzflächen ergänzen die Untersuchungen.
Weiterführung
ja
Finanzierung
HSP III-Mittel und Drittmittel (DFG, Sonderforschungsbereich "Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen", Teilprojekt E2)

Forschungsthema
Computersimulation der Verkrustung von Gesteinsschichten und des Schadstoffdurchganges
Bearbeiter
Prof. Dr. Reinhold Haberlandt, Dr. Horst-Ludger Vörtler, Dr. Jürgen Heybey, Dr. Lothar Meyer , Dr. Herwig Schmid
Kurzbeschreibung
Monte-Carlo-Simulationen an statistisch-geometrischen Modellen für Deponieuntergründe gestatten Aussagen über Ausbreitungsvorgänge von Schadstoffen über größere räumliche und zeitliche Bereiche. Abhängig von der Perkolationsschwelle und Geometrie des Systems ergeben sich unterschiedliche Transportregime mit einer deutlichen Streuung der Durchlässigkeitsbeiwerte und der Durchtrittswahrscheinlichkeiten für Schadstoffe, verstärkt durch mikroskopische Heterogenitäten. Damit werden bisherige phänomenologische Modellvorstellungen durch moderne Theorien ergänzt.
Weiterführung
beantragt
Finanzierung
HSP III-Mittel und Drittmittel (BGR Hannover)