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Discrete Quantum Systems and Emergent Field Theories

English title Discrete Quantum Systems and Emergent Field Theories
Applicant Wiese Uwe-Jens
Number 120022
Funding scheme Project funding
Research institution Institut für Theoretische Physik Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Theoretical Physics
Start/End 01.04.2008 - 31.03.2010
Approved amount 360'398.00
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Keywords (9)

nonperturvative phenomena; strongly coupled systems; effective filed theories; quantum spin systems; doped antiferromagnets; lattice field theories; effective field theory; lattice field theory; cluster algorithms

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Im Rahmen des Projekts ``Discrete Quantum Systems and Emergent Field Theories'' werden physikalische Systeme mit vielen stark gekoppelten Freiheitsgraden untersucht. Solche Systeme spielen sowohl in der Teilchenphysik als auch in der Physik der kondensierten Materie eine zentrale Rolle. So sind Antiferromagneten interessante Quantensysteme mit diskreten fermionischen Freiheitsgraden, die bei hinreichender Dotierung mit Loechern oder Elektronen zu Hochtemperatursupraleitern werden koennen. Waehrend die zu Grunde liegenden mikroskopischen Modelle wegen der starken Koppelung zwischen den Elektronen sehr schwer zu loesen sind, bietet eine emergente effektive Feldtheorie fuer magnetische Spinwellen (Magnonen) und Loeocher oder Elektronen einen attraktiven alternativen Zugang. In diesem Rahmen konnten die durch Magnonaustausch vermittelten Kraefte zwischen Elektronen und Loechern systematisch berechnet werden. Darueber hinaus konnte mit Hilfe der effektiven Feldtheorie nachgewiesen werden, dass Phasen mit einer Spiralstruktur in der Untergittermagnetisierung nur in den Loch- und nicht in den Elektron-dotierten Materialien vorkommen. Um die Parameter der effektiven Feldtheorie zu bestimmen, werden zur Zeit effiziente Algorithmen zur numerischen Simulation der zu Grunde liegenden diskreten Quantensysteme entwickelt. Bei den teilchenphysikalischen Aspekten dieses Projekts steht die starke Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen im Mittelpunkt des Interesses. Die so genannte D-Theorie liefert eine Formulierung dieser Dynamik als diskretes Quantensystem, das eine dimensionale Reduktion erleidet. Auf diese Weise koennen Methoden aus der Physik der Physik der kondensierten Materie auf die Teilchenphysik angewendet werden.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
129999 Discrete Quantum Systems and Emergent Field Theories 01.04.2010 Project funding
112161 Discrete Quantum Systems and Emergent Field Theories 01.04.2006 Project funding

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