Wiedner Hauptstraße 8-10, A-1040 Wien
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Februar 2001 Herausgeber: Rainer Dirl
Wie an allen österreichischen Universitätsinstituten war das Studienjahr 1999/2000 durch die politischen Turbulenzen beeinflusst. Die verspätete Verfügbarkeit des Budgets war im Falle des Instituts für Theoretische Physik besonders unangenehm, da notwendige Erneuerungen des Computersystems zuletzt unter erheblichem Zeitdruck stattfinden mussten. Dank der hervorragenden Leistungen der vergangenen Jahre in Wissenschaft und Lehre, die sich wieder in dem leistungsbezogenen Zuteilungsschlüssel unserer Fakultät sehr positiv für unser Institut auswirkten, gab es glücklicherweise trotz der Budgetkürzungen eine erträgliche Situation. Die beachtliche Zahl von 76 Veröffentlichungen in internationalen Zeitschriften, die hohe Zahl von Vorträgen (79, darunter 20 eingeladene Vorträge bei Fachtagungen) und der kontinuierlich grosse Erfolg beim Einwerben von neuen Projektmitteln für Dissertanten und auswärtige Mitarbeiter auch in 1999/2000 stellen eine erfolgversprechende Basis für die Finanzierung der Aktivitäten auch in den nächsten Jahren dar. Es wird dabei wichtig sein, das leistungsbezogenen System unserer Fakultät und Fachrichtung auch in allfällige neue Universitätsstrukturen ``hinüberzuretten''. Als besonders demotivierend muss in allen Diskussionen über - sicher in gewissen Bereichen nötige - Universitätsreformen heute die Rolle der Medien und/oder gewisser Politiker bezeichnet werden, die die beachtliche Zahl jener Institute und Arbeitsgruppen ignorieren, die in internationaler Vernetzung auch im globalen Vergleich hervorragende Leistungen erbringen. Unser Institut kann selbstbewusst genug sein, sich zu diesen zu zählen. Auch dieser Institutsbericht sollte daher benützt werden, um gegen das pauschale Schlechtmachen der Universitäten, oder aber auch das gelegentliche Klassifizieren von Universitäten nach geradezu kindischen Kriterien zu protestieren. Die Physikabsolventen der TU Wien haben dank ihrer breiten Grundausbildung, die ein weites Spektrum von beruflichen Tätigkeiten und eine flexible Anpassung an Weiterentwicklungen erlaubt, einen hervorragenden Ruf. Dazu trägt auch die Tatsache bei, dass nach wie vor eine Theorieausbildung angeboten wird, die dem internationalen Standard (Europa und Spitzenuniversitäten der USA) entspricht. Nicht verschwiegen sollte allerdings werden, dass der Sog, den die Kommunikationswirtschaft gerade auf die Studierenden der Physik ausübt und daher wegen der oft sehr gut bezahlten Nebentätigkeit das Studium deutlich verlängert, gerade für die Theoretische Physik im Lehrbetrieb sehr negative Auswirkungen hat. Diese Prüfungen werden immer mehr ans Ende des Studiums verschoben, wenn die viele Semester früher erworbenen Kenntnisse der Mathematik bereits weitgehend vergessen sind. Unter den vielen Vorschlägen zur Verkürzung des Studiums vermissen wir Theoretiker eine Maßnahme, die - natürlich notwendigerweise auf Kosten einer gewissen Einschränkung der ``akademischen Freiheit'' - dieser Entwicklung gegensteuert.
Wie jedes Jahr danke ich allen Mitarbeitern, von den Wissenschaftlern bis zur außerordentlich engagierten Verwaltung und nicht zuletzt dem Herausgeber dieses Tätigkeitsberichts für die hervorragende Arbeit.
Wien, Februar 2001 Wolfgang Kummer
Institutsvorstand
| · Personalstellen: |
| ||||||||||||
| · Budget: |
| ||||||||||||
| · Forschung: |
| ||||||||||||
| · Lehre: |
| ||||||||||||
| · Absolventen: |
| ||||||||||||
| BURGDÖRFER | Joachim | Dipl.-Phys. Dr. | O.Univ.Prof. |
| KUMMER | Wolfgang | DI. Dr. | O.Univ.Prof. 1 |
| SCHWEDA | Manfred | DI. Dr. | Univ.Prof. |
| DIRL | Rainer | DI. Dr. Univ.Doz. | Ao.Univ.Prof. |
| KAHL | Gerhard | Mag. DI. Dr. Univ.Doz. | Ao.Univ.Prof. |
| KASPERKOVITZ | Peter | DI. Dr. Univ.Doz. | Ao.Univ.Prof. |
| KREUZER | Maximilian | DI. Dr. Univ.Doz. | Ao.Univ.Prof. |
| NOWOTNY | Helmut | DI. Dr. Univ.Doz. | Ao.Univ.Prof. |
| REBHAN | Anton | DI. Dr. Univ.Doz. | Ao.Univ.Prof. |
| SVOZIL | Karl | Dr. Univ.Doz. | Ao.Univ.Prof. |
| GRAU | Dietrich | DI. Dr. | Ass.Prof. |
| BALASIN | Herbert | DI. Dr. | V.Ass. 2 |
| KRAEMMER | Ulrike | DI. Dr. | V.Ass. 3 |
| LEMELL | Christoph | DI. Dr. | Univ.Ass. 4 |
| TROST | Johannes | Dipl.-Phys. Dr. | Univ.Ass. 5 |
| YOSHIDA | Shuhui | Dr. | Univ.Ass. 6 |
| unbesetzt | Univ.Prof. 7 |
1 Institutsvorstand 2 halbbeschäftigt, von 1.9.2000 bis 31.8.2002 3 halbbeschäftigt, von 1.8.95 bis 15.5.06, Mutterschutz seit 31.7.2000 4 von 1.7.98 bis 30.6.00 5 von 1.8.98 bis 31.12.99 6 seit 19.6.2000 7 von 1.10.98 |
| ERTL | Martin | DI. | FWF P12815-TPH (Kummer) |
| 1.7.1998 - 30.6.2000 | |||
| ERTL | Martin | DI. | FWF P12815-TPH (Kummer) |
| 1.7.2000 - 15.3.2001 | |||
| GRIMSTRUP | Jesper | Dänische Forschungsakademie (DFA) | |
| Nr: 154-030.0002/BC (Schweda) | |||
| 1.11.1999 - 31.10.2002 | |||
| GRUMILLER | Daniel | DI. | FWF P12815-TPH (Kummer) |
| 1.10.1998 - 30.9.2000 | |||
| KAHLINA | Dragica | Dipl.-Phys. | Schweizer Nationalfonds |
| 83EU-053227 (Kreuzer) | |||
| 1.7.1998 - 1.7.2000 | |||
| KLING | Alexander | DI. | OENB 7731 (Kreuzer) |
| 1.7.1999 - 31.10.1999 | |||
| KLING | Alexander | DI. | FWF P11582-PHY (Schweda) |
| 1.11.1999 - 30.6.2000 | |||
| LANG | Andreas | DI. | FWF P13062-TPH (Kahl) |
| 1.8.1998 - 31.7.2000 | |||
| LEROCH | Sabine | DI. | FWF P11194-PHY (Kahl) |
| 1.8.1999 - 30.11.1999 | |||
| LEROCH | Sabine | DI. | FWF P11194-PHY (Kahl) |
| 1.6.2000 - 30.4.2001 | |||
| PASCHINGER | Elisabeth | DI. | FWF WK W004 (Dirl, Kahl) |
| 1.4.1999 - 31.3.2002 | |||
| PISAR | Thomas | DI. | FWF P13125-TPH (Schweda) |
| 1.11.1999 - 30.6.2000 | |||
| POPP | Lukas | DI. | FWF P13125-TPH (Schweda) |
| 1.6.2000 - 31.5.2001 |
| REINER | Albert | DI. | FWF P13062-TPH (Kahl) |
| 1.8.1999 - 1.8.2001 | |||
| SCHÖLL-PASCHINGER | Elisabeth | DI. | FWF WK W004 (Dirl, Kahl) |
| 1.4.2000 - 31.3.2002 | |||
| SCHWARZ | Axel | DI. | FWF P13502-TPH (Kummer) |
| 1.5.1999 - 30.4.2002 | |||
| SCHWARZ | Dominik | Dr. | ÖAW APART 520 |
| 1.4.1999 - 30.3.2002 | |||
| SCHÜTZ | Herbert | DI. | OENB 7304 (Kummer) |
| 1.7.1998 - 1.7.2001 | |||
| SEKE | Josip | DI. Dr. Univ.Doz. | OENB 7720 |
| 1.10.1999 - 30.6.2000 | |||
| TOKÉSI | Karoly | Dr. | FWF P12470-TPH (Burgdörfer) |
| 29.6.1998 - 31.12.1999 | |||
| TOKÉSI | Karoly | Dr. | FWF P12470-TPH (Burgdörfer) |
| 1.1.2000 - 31.12.2000 | |||
| TUTSCHKA | Christian | Dr. | ITP-TUW |
| UOG93 §§ 3.u.4. (Kasperkovitz) | |||
| 1.10.1999 - 31.5.2000 | |||
| TUTSCHKA | Christian | Dr. | OENB 7926 (Kasperkovitz) |
| 1.10.1999 - 31.5.2000 | |||
| WIRTZ | Ludger | Dipl.-Phys. | FWF P12470-TPH (Burgdörfer) |
| 1.1.2000 - 31.12.2000 | |||
| ZERROUKI | Hassan | DI. Dr. | FWF P13126-TPH (Schweda) |
| 1.10.1999 - 31.1.2000 | |||
| ZHOU | Jian-Ge | Dr. | FWF M535-TPH (Kreuzer) |
| 29.9.1999 - 28.9.2000 |
| G. | ADAM | (Burgdörfer) | |
| Inst. f. Theoretische Physik, Techn. Univ. Wien | |||
| Wien, (Austria) | |||
| 1.10.1999 - 30.9.2000 | |||
| N.N. | BOGOLUBOV jr. | (Seke, Adam) | |
| Steklov Mathematical Institute, Academy of Science of Russia | |||
| Moscow, (Russia) | |||
| 25.7.2000 - 9.8.2000 | |||
| M. | BORDAG | (Kummer) | |
| Institut f. theor. Physik Univ. Leipzig, (Germany) | |||
| 14.1.2000 - 19.1.2000 | |||
| Z. | FICEK | (Adam, Seke) | |
| Department of Physics and Centre for Laser Science | |||
| The University of Queensland, Brisbane, (Australia) | |||
| 13.6.2000 - 27.7.2000 | |||
| C. | GAROLA | (Karl Svozil) | |
| University of Lecce, Lecce, (Italy) | |||
| 8.6.2000 - 18.6.2000 | |||
| F. | GIERES | (Schweda) | |
| Université Claude Bernard, Lyon II (France) | |||
| 1.10.1999 - 31.1.2000 | |||
| E. | HELLER | (Burgdörfer) | |
| Harvard University | |||
| 14.11.1999 - 17.11.1999 | |||
| S. | HOFMANN | (Kummer, Schwarz) | |
| Inst. f. Theor. Phys., Univ. Frankfurt/Main | |||
| Frankfurt/Main, (Germany) | |||
| 20.2.2000 - 27.2.2000 | |||
| H. | ISHIO | (Burgdörfer) | |
| Kyokiu University, Osaka, Japan | |||
| 4.6.1999 - 31.1.2000 | |||
| M.O. | KATANAEV | (Kummer) | |
| Steklov Mathematical Institute | |||
| Moscow (Russia) | |||
| 2.11.1999 bis 2.12.1999 |
| P. | LANDSHOFF | (Rebhan) | |
| DAMTP, Univerity of Cambridge | |||
| Cambridge (UK) | |||
| 10.1.2000 - 12.1.2000 | |||
| D. | LEVESQUE | (Kahl) | |
| Laboratoire de Physique Théorique, Université Paris Sud | |||
| 22.10.2000 - 30.10.2000 | |||
| E. | LOMBA | (Kahl) | |
| Instituto de Química Física Rocasolano, CSIC, Madrid | |||
| 23.5.2000 - 29.5.2000 | |||
| J. | MARTIN | (Rebhan, Schwarz) | |
| DARC, Observatoire de Paris, Meudon, (France) | |||
| 13.3.2000 - 24.3.2000 | |||
| Th. | PATTARD | (Burgdörfer) | |
| University of Tennessee | |||
| Knoxville (USA) | |||
| 1.1.1999 - 1.8.2000 | |||
| C. | REINHOLD | (Burgdörfer) | |
| Oak Ridge National Laboratory, USA | |||
| 26.2.2000 - 7.3.2000 | |||
| J. | SEKE | (Burgdörfer) | |
| Inst. f. Theoretische Physik, Techn. Univ. Wien | |||
| 1.7.1999 - 30.10.2000 | |||
| A.V. | SOLDATOV | (Seke, Adam) | |
| Steklov Mathematical Institute, Academy of Science of Russia | |||
| Moscow, (Russia) | |||
| 17.6.2000 - 26.8.2000 | |||
| Th. | STROBL | (Kummer) | |
| Inst.f.Theor.Physik, Universität Jena, (Germany) | |||
| 31.7.2000 - 8.8.2000 | |||
| J. | TKADLEC | (Svozil) | |
| Technische Universität Prag, Prag, (Czech Republic) | |||
| 15.6.2000 - 22.6.2000 | |||
| X. | TONG | (Burgdörfer) | |
| University of Electrocommunication, Chofu-Shi | |||
| Chofu-Shi, Japan | |||
| 11.11.1999 - 1.12.1999 | |||
| 29.5.2000 - 4.6.2000 | |||
| D.V. | VASSILEVICH | (Kummer) | |
| University St. Petersburg | |||
| St. Petersburg, (Russia) | |||
| 20.9.1999 - 20.10.1999 | |||
| D.V. | VASSILEVICH | (Kummer) | |
| Inst. f. Theor. Physik, Univ, Leipzig, (Germany) | |||
| 9.1.2000 - 27.1.2000 | |||
| 14.5.2000 - 10.6.2000 | |||
| J.-J. | WEIS | (Kahl) | |
| Laboratoire de Physique Théorique, Université Paris Sud | |||
| 22.10.2000 - 30.10.2000 |
# tit.a.o.Univ.Prof |
| HOCHFELLNER | Franz | Sekretariat |
| MÖSSMER | Elfriede | Verwaltung |
| HITTMAIR | Otto | Dr. Dr.hc. | O.Univ.Prof. f |
| FLAMM | Dieter | Dr. Ao.Univ.Prof. | Lektor a |
| HAFNER | Jürgen | DI. Dr. O.Univ.Prof. | Lektor b |
| LOCKER | Alfred | Dr. | Ao.Univ.Prof. i.R. |
| MAJEROTTO | Walter | Dr. Univ.Doz. | Lektor #, c |
| MARKYTAN | Manfred | Dr. Univ.Doz. | Lektor c |
| SCHALLER | Peter | Dr. Univ.Doz. | Lektor |
| SEKE | Josip | Dr. Univ.Doz. | Lektor # |
| SIGMAR | Dieter | Dr. Univ.Doz. | Lektor #, d |
| SKARKE | Harald | Dr. Univ.Doz. | Lektor e |
f Emeritus # tit.a.o.Univ.Prof a Institut für Theoretische Physik, Universität Wien b Institut für Materialphysik, Universität Wien c Institut für Hochenergiephysik der Österr. Akad. d. Wissenschaften d Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts (USA) e Humboldt Universität Berlin, Berlin (Deutschland) |
| Ordentliche Dotation: | 1.403.900.- |
| Außerordentliche Dotation: | 307.886.- |
| Außerordentliche Dotation: (Burgdörfer) | 1.096.014.- |
| Gesamt: | 2.807.800.- |
Gesamtsumme: 5.032.719,-
Im Mikrokosmos unterhalb der Größe eines Kernbausteins (Proton, Neutron) und bei Stoß energien ab etwa 1 Milliarde Elektronvolt, wie sie von Großbeschleunigern geliefert werden, werden für die Elementarteilchen die Gesetze der Quantenfeldtheorie wirksam. Die Wechselwirkungen der fundamentalen Materiequanten (Quarks, Leptonen) werden durch Eichbosonen vermittelt: Die Photonen übernehmen diese Rolle für die elektromagnetischen Kräfte, die 1983 entdeckten W- und Z-Bosonen für die sogenannten schwachen Wechselwirkungen, während die Gluonen und Gravitonen für die starken Kernkräfte, bzw. für die Schwerkraft zuständig sind. Eine Vereinigung von schwachen und elektromagnetischen Wechselwirkungen in der elektroschwachen Theorie ist bereits geglückt. Die Formulierung eines alle Wechselwirkungen umfassenden Fundamentalgesetzes ist jedoch noch immer nicht gelungen. Allerdings stellt die Theorie der Strings und Branes eine hiefür sehr attraktive Möglichkeit dar.
Die Beschreibung der fundamentalen Wechselwirkungen erfolgt durch Eichtheorien, d.h. jene Größen, die für die mathematische Formulierung der Grundgleichungen verwendet werden, können umgeeicht werden, ohne die Vorhersagen für experimentelle Daten zu verändern. Das Grundproblem einer Quantenfeldtheorie von Eichfeldern ist die Notwendigkeit, die Freiheit der Umeichung zunächst in geeigneter Weise (durch eine Eichfixierung) zu eliminieren. Natürlich dürfen physikalisch beobachtbare Größen nicht von dieser Eichfixierung abhängen. Besitzt eine Eichtheorie noch weitere Symmetrien, die zu Erhaltungsgrößen führen (einfache Beispiele für derartige Erhaltungsgrößen sind die Energie oder die elektrische Ladung), so können diese durch Quanteneffekte gestört werden. Diese Störungen werden als Anomalien bezeichnet. Anomalien in der Eichsymmetrie selbst widersprechen einer konsistenten Feldtheorie, während andere (äußere) Anomalien erlaubt sind und zu physikalisch beobachtbaren Effekten führen können.
Del Cima, Grimstrup, Landsteiner, Pisar, Schweda
Topologische Feldmodelle zeichnen sich durch die Existenz einer
besonderen Art von Supersymmetrie aus. Die Generatoren dieser
Supersymmetrie transformieren nicht als Spinoren unter der
Rotationsgruppe sondern als ein Skalar und ein Vektor. Diese
topologische Supersymmetrie kann durch einen ``Twist'' der
gewöhnlichen, spinoriellen SUSY erzeugt werden, wie z.B. bei
der topologischen Yang-Mills Theorie in vier Dimensionen.
Topologische Feldmodelle vom Schwarz-Typ besitzen diese Symmetrie
a priori nicht. Die eichfixierte Wirkung dieser Theorien hat aber
eine fermionische Vektorsymmetrie, deren anti-Kommutator zusammen
mit der BRS-Symmetrie Translationen erzeugt. Am Beispiel der
dreidimensionalen Chern-Simons Theorie und des zweidimensionalen
BF-Modells konnte gezeigt werden, daß diese Symmetrien zusammen
mit der Anti-BRS Symmetrie die getwistete N = 4 SUSY erzeugen. Es
konnte gezeigt werden, daß es nur im abelschen Fall möglich
ist, den Twist rückgängig zu machen. Weiters wurde die
Existenz einer neuen bislang in der Literatur nicht bekannten,
fermionischen Pseudoskalarsymmetrie im zweidimensionalen
BF-Modell nachgewiesen.
Del Cima, Landsteiner, Schweda
Die Frage nach der Existenz einer getwisteten Supersymmetrie in
topologischen Feldmodellen des Schwarz Typs soll in
beliebigen Raumzeitdimensionen untersucht werden. Topologische
Eichfeldmodelle vom Schwarz-Typ besitzen alle eine
gemeinsame Eigenschaft, denn neben der entsprechenden
Eichsymmetrie im Gewand der BRS-Symmetrie existiert auch noch
die sogenannte topologische Vektorsupersymmetrie, die für die
störungstheoretische Endlichkeit verantwortlich ist. Die
BRS-Symmetrie und die topologische lineare Vektorsupersymmetrie
bilden, gemeinsam mit den Translationen, eine graduierte Algebra
im Sinne von Wess und Zumino. Der momentane Wissensstand zeigt,
daß im 3-dimensionalen Chern-Simons Feldmodell die ``Twistung''
nur für das abelsche Feldmodell möglich ist. Kürzlich
wurden in der Literatur auch höher dimensionale topologische
Feldmodelle, die eine getwistete Version erlauben, untersucht,
ohne auf die Frage einer möglichen Existenz einer linearen
Vektorsupersymmetrie einzugehen. Dies soll im
gegenständlichen Projekt überprüft werden, um auch für diese
Feldmodelle die störungstheoretische Endlichkeit im Rahmen der
algebraischen Renormierung zu beweisen.
Projekt:
FWF P13125-TPH,
FWF P11654-PHY
Del Cima, Grimstrup, Schweda
In systematischer Weise sollen höher dimensionale BF-Modelle
und Chern-Simons Feldmodelle dimensional reduziert werden, um
festzustellen, wie sich die Symmetrieinhalte des ursprünglichen
Feldmodells auf das reduzierte System auswirken. In einem ersten
Schritt wird das vierdimensionale BF-Modell, bei dem erstmals
``Geister für Geister'' benötigt werden, untersucht. Ein
weiterer Aspekt der dimensionalen Reduktion besteht darin,
daß
auch die topologische Vektorsupersymmetrie, die für die
störungstheoretische Endlichkeit verantwortlich ist, in das
reduzierte System einwirkt und so den Symmetrieinhalt der
reduzierten Theorie erhöht.
Paper:
11
Projekt:
FWF P13125-TPH,
FWF P11654-PHY
Bichl, Grimstrup, Putz, Schweda
Die Diskussion von topologischen Quantenfeldtheorien vom Schwarzschen Typ, die durch eine störungstheoretische Endlichkeit charakterisiert sind, im Rahmen von nichtkommutativen Geometrien waren bislang in der Literatur kaum vorhanden.
Durch eine umfassende Untersuchung der Chern-Simons Theorie
in einer 3-dimensionalen nichtkommutativen Raumzeit wurde
diese Lücke geschlossen.
Dabei wurde eine Reihe von bemerkenswerten neuen Resultaten
erzielt. Es konnte gezeigt werden, daß die
störungstheoretische Endlichkeit der gewöhnlichen Theorie
erhalten bleibt und daß der Limes des
``Deformierungsparameters'' gegen Null wohldefiniert ist,
d.h. in diesem Grenzfall erhält man die Physik des
kommutativen Falles.
Paper:
8
Constandinis 1
,
Del Cima2
,
Franco2, Gieres 3,
Grimstrup4, Grosse5
,
Helayël-Neto2, Piguet1,
Popp6
, Schweda6,
Wulkenhaar5
Das Konzept der Raum-Zeit als differenzierbare
Mannigfaltigkeit kann nicht in den Bereich extrem kleiner
Distanzen (Plancksche Skala) extrapoliert werden. Aus
Konsistenzgründen werden die Raum-Zeit-Koordinaten
nichtkommutativ und verändern somit drastisch die
entsprechenden Quantenfeldtheorien.
Die Feldprodukte einer Wirkung müssen durch ``Moyal-Weyl''
deformierte *-Produkte ersetzt werden. Dies
impliziert, daß die störungstheoretische Realisation
der deformierten Quantenfeldtheorie völlig neue
Verhaltensschemata zeigt. Es kommt zum ``Mixing'' von
ultravioletten und infraroten Divergenzen, die den
Prozeß der Renormierung entscheidend beeinflußen.
In einem ersten Schritt ist
die Diskussion von topologischen Quantenfeldtheorien im
Rahmen nichtkommutativer Geometrien vorgesehen.
Insbesondere sollen höher
dimensionale topologische Feldmodelle in ihrer quantisierten
Form auf kommutative und nichtkommutative Geometrien
untersucht werden. Die Rolle der linearen
Vektorsupersymmetrie, die manchmal auf eine
störungstheoretische Endlichkeit führt, soll ebenfalls
am Quantenniveau untersucht werden.
In einem zweiten Abschnitt sollen systematisch alle
supersymmetrischen Feldmodelle (im Superfeldformalismus) im
Rahmen von nichtkommutativen Raum-Zeit-Koordinaten am
Quantenniveau untersucht werden, um die Frage des
``IR-UV-Mixings'' zu klären.
Eine dritte Fragestellung befaßt sich mit der
möglichen Existenz eines sogenannten Quanten-Wirkungs-Prinzips (QWP).
In herkömmlichen Feldtheorien ist das QWP ein sehr
nützliches Instrumentarium der algebraischen Renormierung,
da man damit mögliche ``Anomalien'' aufspüren und so
vorhersagen kann, ob die klassischen Symmetrieinhalte am
Quantenniveau überleben. Eine ähnliche Fragestellung
soll im Rahmen nichtkommutativer Raum-Zeit-Strukturen
untersucht werden. Dies soll an Hand
eines F4-Modells untersucht werden.
Schwerkraft (Gravitation) wird durch die allgemeine Relativitätstheorie, alle anderen Kräfte werden durch Quantenfeldtheorien beschrieben. Die Formulierung einer einheitlichen Theorie aller fundamentalen Kräfte erfordert ein besseres Verständnis der Gravitationstheorie: Das Auftreten singulärer Lösungen sowie die Schwierigkeiten bei der Formulierung einer Quantentheorie der Gravitation haben es bisher unmöglich gemacht, die Gravitation widerspruchsfrei in den Formalismus der Quantenfeldtheorie einzubauen.
Ertl, Grumiller,
Katanaev 7,
Kummer,
Strobl 8,
Vassilevich 9
Die Betrachtung zweidimensionaler verallgemeinerter Gravitationstheorien erlaubt es (konzeptionelle) Probleme der Quantengravitation wie etwa das Problem der Zeit und das Verhalten schwarzer Löcher anhand mathematisch einfacher Modelle zu diskutieren. Auch sphärisch symmetrische vierdimensionale Allgemeine Relativitätstheorie fällt in diesen Rahmen. Systeme mit dynamischer Torsion, Dilatongravitation, Rn-Gravitation lassen sich in 1+1 Dimensionen allgemein als Spezialfälle von ,,Poisson-Sigma-Modellen'' (PSM) auffassen, d.h. in einer sogenannten ,,first order''-Formulierung beschreiben. Damit gelang im Berichtsjahr die Quantisierung der Gravitation in 1+1 Dimensionen für jene allgemeine Modellklasse, die auch das Schwarze Loch enthält. Während die geometrischen Variablen exakt ausintegriert wurden, können die Quanteneffekte der Materiefelder in einer systematischen Störungsentwicklung angegeben werden. Als Effekt niedrigster Ordnung erlaubt die Betrachtung der Streuung von zwei skalaren Feldern durch die Vermittlung der Gravitation die Berechnung eines Matrixelements, bei dem der Effekt eines ,,virtuellen schwarzen Loches'' als Zwischenzustand gezeigt wurde. Die Konsequenzen des in d = 2 gültigen allgemeinen Erhaltungssatzes wurden untersucht.
Zu der vollständigen Lösung des Problems der Hawking-Strahlung aus der sphärisch reduzierten Theorie wurde ein zusammenfassender Bericht veröffentlicht.
Bei der Behandlung allgemeiner zweidimensionaler
Supergravitationstheorien konnten durch die Zurückführung auf
ein graduiertes Poisson-Sigma-Modell entscheidende Fort"-schrit"-te
erzielt
werden.
Vortrag:
A2, A6,
A3, A4,
A5,
A7,
A8
Paper:
14,
20,
23,
15,
19
Projekt: FWF P12815-TPH
Aichelburg 10,
Balasin
Im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie werden Geometrien
schwarzer Löcher als Vakuumlösungen der Einsteinschen Feldgleichungen
behandelt. Dabei entfernt man die singulären Regionen der Geometrie aus
der Raumzeit. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen jedoch, daß
dies bei Verwendung von distributionellen Methoden nicht nötig ist.
Die singulären Regionen erweisen sich vielmehr als Träger der
Energie-Impulsverteilung, welche die Raumzeitkrümmung erzeugt. Diese
Interpretation ist auch in Bezug auf die Hawkingstrahlung von Bedeutung,
da im Rahmen des üblichen Zugangs ein selbst bei vollständiger
Evaporation des schwarzen Lochs ein scheinbar unmotivierter Riß in
der Raumzeit zurückbleibt. Außerdem getattet die Kenntnis des
Energie-Impuls Tensors die widerspruchsfreie Berechnung der
ultrarelativistischen Limesgeometrien, die für die Beschreibung von
Teilchenstreuung im Bereich der Planck-Energie von Bedeutung sind.
Unter Verwendung der verallgemeinerten Kerr-Schild Klasse konnten diese
Untersuchungen auf Schockwellen in allgemeinen (stationären)
Geometrien ausgeweitet werden. Im Speziellen gelang die Aufstellung einer
verallgemeinerten `tHooft-Dray Gleichung, welche das, von einem Teilchen
am Horizont eines allgemeinen stationären schwarzen Lochs, erzeugte
Gravitationsfeld beschreibt.
Außerdem konnte ein ``distributioneller'', konformer Rand, zusammen
mit den entsprechenden asymptotischen Krümmungsgrößen, für die
ultrarelativistische Schwarzschildgeometrie konstruiert werden.
Kummer, Schütz
Eine Formulierung der Einsteinschen Gravitationstheorie mit
ausschließlich ersten Ableitungen der Cartan Variablen scheint
vielversprechende neue Einsichten bezüglich
Hamilton Formalismus und Quantisierung zu liefern.
Projekt: OENB 7304
Seit der Mitte der 80-er Jahre hat sich eine neue Theorie der fundamentalen Wechselwirkungen entwickelt, die unter dem Namen Stringtheorie bekannt ist. Die markanteste Neuheit in dieser Theorie ist die Annahme, daß die elementaren Teilchen Schwingungsmoden von eindimensional ausgedehnten Objekten, sogenannten Strings, sind. Die Strings überstreichen in ihrer Zeitentwicklung Flächen beliebiger Topologie, genannt Weltflächen, was zum Studium zweidimensionaler Quantenfeldtheorien führt. Konsistenzüberlegungen erzwingen, daß die Dimension des sogenannten Zielraumes, in dem sich die Strings bewegen, 26 (für bosonische Strings) oder 10 (für Superstrings) sein muß. In dieser Dimension entsteht eine vermutlich endliche Theorie, die alle Naturkräfte vereinheitlichen könnte. Um zu unserem vierdimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum zu gelangen, müssen die zusätzlichen Dimensionen knapp nach dem Urknall zu einem internen Raum von der Größenordnung der Planck'schen Länge (10-35 Meter) ``eingerollt'' worden sein. Die Geometrie und Topologie dieser internen Räume bestimmen weitgehend die physikalischen Eigenschaften unserer vierdimensionalen Raum-Zeit.
Kreuzer, Riegler,
Skarke 11
Für die torische Beschreibung von Calabi-Yau-Mannigfaltigkeiten
spielen 4-dimensionale reflexive Polyeder eine
entscheidende Rolle. Diese konnten nun vollständig klassifiziert werden: Es
gibt 473800776 solche Polyeder, die in sogenannten Mirror-Paaren auftreten.
30108 dieser Objekte sind selbstdual. Die Mirror-Symmetrie ist eine wichtige
physikalische Eigenschaft, die auch interessante und weitreichende
mathematische Konsequenzen hat. Insbesondere folgt aus unseren Ergebnissen,
daß der Modulraum
sämtlicher torischer Calabi-Yau-Mannigfaltigkeiten
und somit der Modulraum sämtlicher durch Kompaktifizierung
auf diesen Mannigfaltigkeiten entstehenden 4-dimensionalen
heterotischen Stringtheorien zusammenhängend ist.
Weiters wurden Faserungsstrukturen studiert, die die Grundlage für
F-Theorie-Kompaktifizierungen und Dualitäten zwischen
verschiedenen Stringtheorien bilden. Während es bisher nur für
Hyperflächen systematische Untersuchungen gibt, haben wir nun
ein Programmpaket entwickelt,
mit dem torische Calabi-Yau Varietäten höherer Kodimension konstruiert
und analysiert werden können.
Vortrag:
A1
Kling, Kreuzer,
Brandt 12
Die vollständige Klassifikation von Wirkungen, Anomalien
und Deformationen von Dirichlet Superstrings basiert auf der Konstruktion
der 2-dimensionalen konformen Supergravitation gekoppelt an
supersymmetrische Yang-Mills Felder. Mit Hilfe der verallgemeinerten
Konnexionen
und Tensorfelder für dieses Modell wurde die allgemeinste Wirkung aus der
Kohomologie des BRST-Operators bei Geistzahl 2 berechnet. Dies erlaubt die
vollständige Bestimmung der BRST-Transformationen der Antifelder, mit deren
Hilfe die BRST-Kohomologie bei Geistzahl 0 und 1 berechnet wurde, welche in
direktem Zusammenhang mit den Symmetrien und erhaltenen Strömen der
betrachteten Modelle stehen.
Vortrag:
B1
Projekt:
ÖNB 7731,
FWF P11582-PHY
Kreuzer, Zhou
Eine konsistente Theorie, die Quantenmechanik und Allgemeine Relativität
vereinigt, erfordert neue Konzepte und Ideen. So werden zum Beispiel derzeit
in der String-Theorie das holographische Prinzip und nicht-kommutative
Geometrie eingehend untersucht:
Die AdS/CFT Korrespondenz stellt einen Zusammenhang zwischen
Supergravitation (bzw. geschlossener String-Theorie) im 5-dimensionalen
anti-de Sitter Raum und supersymmetrischer Yang-Mills Theorie am 4-dimensionalen
Rand her. Im Lichte dieser Korrespondenz ist es wichtig, die Formulierung von
Superstrings und supersymmetrischen p-Branes auf diesen gekrümmten Räumen
besser zu verstehen.
Da AdS2×S2 eng mit realistischen 4-dimensionalen schwarzen Löchern
zusammenhängt und supersymmetrische 0-Branes in der M(atrix) Theorie eine
fundamentale Rolle spielen, untersuchten wir die Eigenschaften der Eichfixierung
der k-Symmetrie von 0-Branes auf diesem Hintergrund in
Killing-Eichungen.
Kreuzer, Kahlina
Strings basierend auf einer konformen Feldtheorie mit (0,2) Supersymmetrie
haben phänomenologisch interessante Eichgruppen. Solche
Feldtheorien können entweder mit algebraischen oder mit geometrischen
Methoden konstruiert werden.
Es wurde eine große Klasse von (0,2) Modellen herangezogen, für die eine
algebraische und vermutlich
auch eine geometrische Realisierung existiert. Damit können einerseits
Vermutungen über die Eigenschaften der geometrischen Konstruktionen
getestet und andererseits die physikalischen Eigenschaften der Modelle
in einem größeren Parameterbereich analysiert werden.
Der verwendete Simple Current Mechanismus ermöglicht eine modellunabhängige
Analyse und insbesondere die Untersuchung von Theorien, die durch ein
Landau-Ginzburg Potential definiert sind.
Projekt: FWF P11582-PHY, SNF 83EU-053227
Bandos 13
,
Kummer,
Vassilevich 14
Die neuesten Ergebnisse zu einer Theorie, die alle bekannten
Wechselwirkungen umfassen soll, legen nahe, neben den sogenannten
Strings auch höherdimensionale Objekte (Membranen und höhere
``Branes'') zu betrachten. Im Berichtsjahr wurden
hauptsächlich Systeme gekoppelter D-branes untersucht. Der offene
bosonische String wurde in einem allgemeinen Hintergrund
behandelt. Dabei ergab sich ein möglicher neuer Mechanismus zur
Entstehung von D-Branes.
In diesem Fachgebiet werden jene Arbeitsbereiche der theoretischen Elementarteilchenphysik zusammengefaßt, bei denen weniger die Untersuchung theoretischer Grundfragen als eine eher direkte Relevanz für experimentelle Interpretationen im Vordergrund stehen, oder aber auch Anwendungen des Standardmodells auf die Kosmologie, die zur Erklärung von Beobachtungen führen.
Ein Schwerpunkt des Fachgebietes lag bei der Untersuchung jener kurzlebigen Bindungszustände, die das 1995 entdeckte Topquark eingehen kann. Ein weiterer betraf das Verhalten von Quantenfeldtheorien bei endlichen Temperaturen: Es liegen nun erste Ergebnisse von Experimenten vor, in denen schwere Atomkerne (und nicht nur einzelne Elementarteilchen) bei den höchsten erreichbaren Energien zur Kollision gebracht werden. Für winzigste Bruchteile von Sekunden können so Zustände mit hoher Energiedichte simuliert werden, wie sie im Kosmos kurz nach dem Urknall auftraten. Quarks und die Eichquanten der starken Wechselwirkungen (Gluonen) müssen unter solchen Bedingungen nicht mehr in den üblichen Elementarteilchen (Proton, Neutron usw.) eingeschlossen sein, sondern können nach einem Phasenübergang ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma bilden.
Die Teilchenphysik im frühen Universum kann durch Quantenfeldtheorie bei endlicher Temperatur gut beschrieben werden. So ist das Verständnis des Quark-Gluon Plasmas wichtig für den Quark-Hadron Phasenübergang, bei dem die Nukleonen entstehen. Die Inhomogenität der Nukleosynthese bestimmt die Baryondichte im Universum. Ein anderer Phasenübergang, jener der elektroschwachen Theorie, könnte für den
Überschuß von Materie gegenüber Antimaterie im Kosmos verantwortlich sein. Die Entwicklung von Dichteschwankungen (mit Satelliten im kosmischen Mikrowellen-Hintergrund beobachtbar) wird durch Gravitationskräfte zwischen thermischen Teilchen beschrieben.
Kummer, A. Schwarz
Neben Streuproblemen bei hohen Energien, chiraler oder ``heavy quark''
Störungstheorie erlaubt auch die Betrachtung
schwach gekoppelter gebundener (Quarkonium-) Systeme für nichtabelsche
Eichtheorien (Quantenchromodynamik) eine störungstheoretische
Behandlung.
Der hohe Wert für die Masse des Topquarks bedeutet eine Chance,
streng feldtheoretische Methoden (Bethe-Salpeter Gleichung für
schwache Kopplung) in einem Top-Antitop System anwenden zu können,
da der rasche Zerfall keine Zeit für Confinementeffekte läßt.
Andererseits muß man sich aber hier erstmals tiefgehend mit
der Behandlung inhärent instabiler Teilchen im Formalismus der
Quantenfeldtheorie befassen.
Projekt: FWF P13502-TPH
Blaizot15,
Iancu16,
Kraemmer,
Rebhan
Bei ultrarelativistischen Temperaturen versagen die herkömmlichen
störungstheoretischen Methoden ab einer bestimmten Ordnung
der Störungsreihe und es kommt
zu Infrarotdivergenzen. Diese können teilweise durch Resummation
von kollektiven Phänomenen (Debye-Abschirmung, Plasmonendispersion,
Landau-Dämpfung) beseitigt werden, wobei seit Anfang der 90er-Jahre
ein systematischer Zugang durch die HTL (hard-thermal-loop) Resummation
existiert.
Die solchermaßen resummierte Störungsreihe zeigt allerdings
schlechte Konvergenzeigenschaften und leidet zudem in nicht-Abelschen
Eichtheorien unter
Infrarotdivergenzen im magnetostatischen Sektor.
In Zusammenarbeit mit J.-P. Blaizot (Saclay) and E. Iancu (CERN)
konnte
eine erweiterte HTL-Resummation von thermodynamischen Potentialen
für die nicht-Abelsche Quantenchromodynamik entwickelt
werden, die die Thermodynamik der starken Wechselwirkung
auf die Spektraleigenschaften von nur schwach wechselwirkenden
gluonischen und fermionischen Quasiteilchen zurückführt
und dadurch die schlechten Konvergenzeigenschaften herkömmlich
resummierter Störungsreihen drastisch verbessert.
In den Fällen, wo Gittersimulationen
mit verläßlichen Kontinuumsextrapolationen existieren,
konnte durch numerische Auswertung und Vergleich gezeigt werden,
daß ab Temperaturen vom doppelten der kritischen Temperatur
eine quantitativ gute Übereinstimmung erreicht wird.
Damit eröffnet sich die Möglichkeit, mit analytischen,
semi-perturbativen Methoden die Zustandsgleichungen des
Quark-Gluon-Plasmas, für dessen Existenz es seit kurzem
mehr oder weniger direkte experimentelle Hinweise gibt,
aus den fundamentalen Gleichungen der QCD zu gewinnen.
In skalaren Feldtheorien mit Higgs-Mechanismus kommt es bei hinreichend hohen Temperaturen durch das Auftreten von thermischen Massen zu einer Symmetrierestoration. Bei rein quartischen Wechselwirkungen ist der entsprechende Phasenübergang von zweiter Ordnung und im Gleichgewicht durch divergierende Korrelationslängen charakterisiert. Bei realen Phasenübergängen kommt es notwendigerweise zu wichtigen Nichtgleichgewichts-Effekte, die bei kosmologischen Phasenübergängen 2. Ordnung vor allem durch die zeitabhängige Raumzeit-Metrik induziert werden. Diese haben inhärent nicht-linearen Charakter und können auch in den einfachsten Modellen normalerweise nur numerisch behandelt werden. In Zusammenarbeit mit Carl Woll und Lawrence Yaffe wurden analytisch behandelbare Grenzfälle untersucht und mit numerischen Lösungen verglichen.
Ignatius 18,
Schmid 19,
D. Schwarz,
Widerin 20
Im kosmologischen QCD Phasenübergang wird aus dem Quark-Gluon-Plasma,
das bei Temperaturen über 200 MeV existiert, ein Gas von Hadronen.
Falls der QCD Phasenübergang von erster Ordnung ist, könnten
Inhomogenitäten in der Energiedichte dunkler, kinetisch entkoppelter
Materie verstärkt werden. Dies hätte zur Folge, daß kalte
dunkle Materie auf kleinen Skalen klumpt. Die Häufigkeiten der
primordialen Elemente weichen von den Vorhersagen der homogenen
Nukleosynthese ab, falls die Dichtefluktuationen im kosmischen Plasma
eine wichtige Rolle bei der Nukleation
von Blasen während des Phasenübergangs spielen.
Martin 21,
Riazuelo 22,
D. Schwarz
Inflationäre kosmologische Modelle ermöglichen, neben der Lösung der Probleme der Standardkosmologie, die Erzeugung von primordialen kosmologischen Störungen. Quantenfluktuationen werden während der Phase der beschleunigten Ausdehnung verstärkt. Am Ende der Inflation werden die entstandenen Dichtefluktuationen durch ihr ``power spectrum'' charakterisiert. Das Spektrum dient als Anfangsbedingung für Strukturbildung. Aus dem primordialen Spektrum folgen Vorhersagen für die Anisotropien des kosmischen Mikrowellenhintergrundes. Die Satelliten MAP (NASA) und Planck (ESA) werden die Anisotropien des kosmischen Mikrowellenhintergrunds sehr genau vermessen. Es wurde vorgeschlagen, aus diesen Messungen die kosmologischen Parameter zu rekonstruieren (auf 1%!). Dies wird nur möglich sein, wenn das primordiale Spektrum ebenso präzise bekannt ist.
Wir haben die Genauigkeit der analytischen Methoden geprüft
und die Vorhersage von slow-roll Inflation mithilfe der jüngsten
Daten von BOOMERanG und MAXIMA überprüft. Wir finden, daß
slow-roll Inflation mit den Beobachtungen konsistent ist, in der bisherigen
Datenanalyse aber zum Teil falsche Annahmen über die Form der primordialen
Spektren getroffen wurden.
Vortrag: B2, C11, C9, C10, C7, C6
Hofmann 23,
D. Schwarz
Das leichteste supersymmetrische Teilchen, in der minimalen Erweiterung des
Standardmodells das Neutralino, ist einer der besten Kandidaten
für die dunkle Materie in unserem Universum. Die Vorhersage der
räumlichen Verteilung von kalter dunkler Materie ist für die
Berechnung von Zählraten für Experimente zur Suche nach kalter
dunkler Materie von größter Wichtigkeit. Aus den schwachen
Wechselwirkungen der Neutralinos ergibt sich, daß diese
im frühen Universum bei Temperaturen von etwa 10 MeV vom Rest der Materie
entkoppeln. Dabei werden Inhomogenitäten durch die endliche freie
Weglänge gedämpft. Dies hat zur Folge, daß eine kleinste Skala
für Wolken aus kalter dunkler Materie existiert.
Supersymmetrische Teilchen könnten auch eine Erklärung für die
kosmischen Strahlen höchster Energie ( > 1020 eV) liefern.
Nichtlineare Dynamik befaßt sich mit der zeitlichen Entwicklung physikalischer Systeme, ihrer Vorhersagbarkeit und Stabilität. Der Anwendungsbereich erstreckt sich vom Mikrokosmos, z.B. Atomen, bis zum Makrokosmos, z.B. unserem Sonnensystem. Seine Langzeitstabilität und die Beobachtung chaotischer Dynamik im Sonnensystem haben maßgeblich zur Entwicklung dieses Forschungsgebiets beigetragen. Nichtlineare Effekte können zu drastischen Änderungen eines Systems bei kleinsten Störungen führen. Die Antwort eines scheinbar einfachen Systems auf die Störung ist deshalb äußerst komplex. Die Komplexität eines Systems ist bestimmt durch seine dynamischen Eigenschaften, nicht nur von seiner Größe. Die Physik komplexer Systeme schließt zahlreiche Arbeitsgebiete ein: Statistische Mechanik und Chaostheorie, Algorithmische Physik, Quantenoptik und Quantenchaos.
Die Untersuchung von Signaturen von regulärer und chaotischer Dynamik in Quantensystemen bei weichem Chaos, d.h. Systeme mit gemischtem Phasenraum, ist das Grundziel dieses Projekts. Fundamentale Anwendungsbeispiele stellen Ein- und Zwei-Elektronen Rydbergatome dar. Klassische, semiklassische und quantenmechanische Methoden werden verwendet, um Indikatoren von Ordnung und Chaos im Spektrum sowie in anderen dynamischen Variablen zu identifizieren.
Burgdörfer, Yoshida, Persson,
Reinhold 24,
Tannian 25
,
Dunning 25
Der Übergang von Quantendynamik zu klassischer Dynamik läßt
sich im Detail an Rydberg-Atomen studieren. Es ist möglich,
wohldefinierte Zustände mit Quantenzahl bis zu n = 500 durch
Laseranregung zu erzeugen. Für diese Zustände ist die klassische
Orbitalperiode von der Größenordnung 10 ns. Plötzliche
Störung und nichtstationäre Wellenpakete können daher mit
großer Präzision mit konventionellen Pulsgeneratoren erzeugt
werden. In Zusammenarbeit mit der experimentellen Gruppe an der Rice
University haben wir die Dynamik von Wellenpaketen, die durch sog.
``half-cycle pulses'' erzeugt werden, studiert. Es konnte gezeigt werden,
daß die klassische Phasenraumverteilung das quantenmechanische
Wellenpaket für Zeiten gut wiedergibt, die länger sind als die
charakteristische Heisenberg-Zeit des Systems. Eine interessante
Anwendung stellt die Wechselwirkung mit einer periodischen
Sequenz von ``half-cycle pulses'' dar. Experimentell konnte ein
Wellenzug von bis zu 50 solcher Pulse realisiert werden. Für
dieses System konnten in diesem Berichtszeitraum interessante
neue Resultate gefunden werden. Insbesondere zu erwähnen
ist die Beobachtung der dynamischen Lokalisierung. Diese stellt
das dynamische Äquivalent zur Anderson-Lokalisierung in
ungeordneten Systemen dar. Die Unordnung ist durch die chaotische
Dynamik hervorgerufen. Die scheinbar paradoxe Konsequenz ist,
dass das Wellenpaket nicht zerfließt, in diesem Fall
ionisiert, sondern sich lokalisiert. Bemerkenswerterweise finden
wir die Lokalisierunt (``Vernarbung des Wellenpakets'') um die
unstabilen klassischen Fixpunkte. Damit konnte zum ersten Mal ein
direkter Zusammenhang zwischen Vernarbung und
Anderson-Lokalisierung hergestellt werden. Die
Verallgemeinerung auf dreidimensionale Systeme wird
gegenwärtig untersucht.
Vortrag:
B14, B15,
B16,
Paper:
20,
24,
23,
Projekt:
Teilprojekt 10, Sonderforschungsbereich FWF-SFB 016
Burgdörfer, Pattard 26,
We have developed a simple half-collision model which allows
the approximate calculation of absolute cross sections for
multiple ionization by photon absorption
by breaking this process down into
primary ionization followed by a half-scattering event
in which additional electrons are ionized. As a critical
test for the feasability of this approach we consider double
ionization of two-electron systems which we describe in
terms of single ionization of the ``primary'' electron
followed by impact ionization of the slow ``secondary''
electron. For triple ionization of lithium, the model
decomposes the three-electron break-up process into double
ionization of the two inner electrons followed by
electron-electron half-scattering of the receding electrons
at the residual ``spectator'' 2s electron. We find
surprisingly good agreement with recent experimental data.
Burgdörfer, McGuire 27
, Itza-Ortitz27,
Godunov27, Wang28
, Ederer27
Exclusive and inclusive cross sections for ionization of
H- and He by Compton scattering have been calculated. The
exclusive cross section for ionization of one electron,
leaving the second electron in the ground state, is 20 %
smaller for H- than for He even though the geometric
cross section of H- is more than an order of magnitude
larger than He. This 20 % decrease is due to multi-electron
effects, mostly in double electron transitions. Inclusive
cross sections for total single ionization have been
evaluated by summing over the final states of the second
electron. The inclusive Compton cross sections for both
H- and He are about twice the Thomson cross section for
elastic scattering of a free electron, even when correlation
is accurately included. Analysis of both the inclusive and
exclusive cross sections is done using quasi-elastic
scattering. The quasi-elastic analysis is used both for
multielectron shake terms in the uncorrelated and for the
correlated calculations.
Burgdörfer, Krstic 29
,
Reinhold29
It is a generally held belief that inelastic transition
probabilities and cross sections in slow, nearly adiabatic
atomic collisions decrease exponentially with the inverse of
the collision velocity v (i.e. s µ exp (- Const/v)). This notion is supported by the
Landau-Zener approximation and the hidden crossings
approximation. We have revisited the adiabatic limit of ion-atom
collisions and show that for very slow collisions radial
transitions are dominated by the topology of the branch
points of the radial velocity rather than the branch points
of the energy eigensurface. This can lead to a dominant
power-law dependence of inelastic cross sections, s µ vn. We illustrate the interplay between different
contributions to the transition probabilities in a
one-dimensional collision system for which the exact
probabilities can be obtained from a direct numerical
solution of the time-dependent Schrödinger equation.
Vortrag:
B5
Burgdörfer, Trost, Hörndl
Beim strahlenden Einfang von niederenergetischen Elektronen durch hochgeladene vollständig gestrippte Ionen in Speicherringen wurden deutlich höhere Rekombinationsraten gemessen, als die Standardtheorie vorhersagt. Eine Erklärung dieses Effekts, der auf das Versagen der Theorie der strahlenden Rekombination hindeutet, welche weitreichende Konsequenzen hätte, steht noch aus. In den bisherigen Modellen blieb die Abhängigkeit der Raten von der Stärke des Führungsfeldes der Elektronen unbeachtet. Das Ziel unseres Projektes ist es, den Einfluß externer Felder auf die Rekombination zu bestimmen. Wir testen gegenwärtig die Vermutung, daß der chaotischen Dynamik in der Nähe von chaotischen ``Repellor'' eine Schlüsselrolle zukommt.
Tokési,
Kövér 30
,
Sakardi, Barachina 31
The doubly differential cross sections of the ionization for
ion-atom collisions at intermediate energies were calculated
based on the classical trajectory Monte Carlo method. The
existence of the cusp-like peak for positron impact was shown.
Our calculations support the hypothesis that an unexpected broad
structure at backward emission angles relative to the beam
direction is due to double scattering of the target electrons on
the screened fields of the projectile and the target.
Die klassische und Quanten-Dynamik von Elektronen in Quantenpunkten, d.h. Strukturen artifizieller Geometrie, erlaubt den Vergleich und den Kontrast mit Coulomb-Systemen. Diese werden deshalb oft ``Designer-Atome'' genannt. Abhängig von der gewählten Geometrie kann reguläre, chaotische oder gemischte Dynamik realisiert werden. Von besonderem Interesse sind offene Strukturen, bei der Eigenschaften der regulären S-Matrix untersucht werden.
Burgdörfer, Yoshida, Pitteloud, Pattard32
, Tong33
We investigate a model system of two Coulomb interacting electrons in a
quantum dot with a
harmonic confining potential subject to an intense laser pulse. Due to
the separability of the time-independent problem in center of mass
coordinates, its eigenfunctions and eigenvalues are obtained exactly.
Moreover, the Feynman propagator for the time-dependent system is
analytically known, allowing for an accurate time evolution of the
system. Thus, the problem can be solved virtually exactly, making
tests of other approximate methods feasible. In the present study,
we focus on a comparison between the exact result and the time
dependent density functional theory, which is believed to incorporate
the essential electron-electron correlation effects through the
exchange-correlation potential.
Vortrag:
B10,
B11
Projekt:
Sonderforschungsbereich des FWF-016, Teilprojekt 10
Burgdörfer, Ishio, Rotter, Trost, Wirtz, Tang34
Es wurde ein numerisches Verfahren entwickelt, das eine genaue und
stabile Lösung von Quantentransportproblemen durch Mikrostrukturen
ermöglicht. Diese Modulare Green´s-Funktions-Methode gestattet
die Berechnung der Leitfähigkeit durch einen quantum
dot selbst bei kleinen Wellenlängen, für die auch die Gültigkeit
von semiklassischen Näherungen erwartet wird. Wir vergleichen die
Ergebnisse von semiklassischen und quantenmechanischen Analysen
und erhalten auf diese Weise Aufschluß über die dem Transportsystem
zugrundeliegende klassische Dynamik. Der Einfluß von klassischer
Chaotizität auf quantenmechanische Transportphänomene wird studiert.
Vortrag:
A2,
A3,
A1,
A4,
B13,
B2
Paper:
10
Persson, Barth35
, Kuhl35, Stöckmann35,
I. Rotter32, Seba35, Pichugin35,
Müller35
We investigate interference effects due to the coupling of
a discrete quantum system to a continuum of decay channels.
Due to the finite number of channels, the life times of most
of the states get dynamically stabilised while a few states get
very short-lived. The theoretical expectations are
experimentally verified in a microwave cavity,
an electromagnetic version of a quantum dot
realized for microwave radiation coupled to a waveguide.
Die Quantenoptik beschäftigt sich mit jenen optischen Erscheinungen, die sich im Rahmen der klassischen Physik nicht vollständig erklären lassen. Diese Erscheinungen sind Folgen der Quantenphysik der elektromagnetischen Strahlung und der Atome. Ein Beispiel dafür ist die experimentell bekannte spontane Strahlungsemission bei Atomen. Hierbei gibt ein angeregtes Atom ohne Einfluß eines äuß eren Strahlungsfeldes seine Energie in Form von Strahlung ab und geht in den Grundzustand über. Dagegen liefert die Quantenphysik der Strahlung einen Vakuumzustand des Feldes, bei dem zwar das Strahlungsfeld verschwindet, jedoch nicht das mittlere Schwankungsquadrat dieses Feldes. Diese Schwankungen des Vakuumfeldes verursachen die spontane Emission und sorgen auß erdem für eine Verschiebung der Energieniveaus der Atomzustände, die experimentell nachweisbar ist und Lamb-Shift genannt wird. Die Eigenschaften von wechselwirkenden quantenmechanischen Atom-Strahlungsfeldsystemen werden untersucht.
Hittmair, Adam, Seke,
Ficek 36,
Bogolubov jr37
,
Soldatov38
Für ein Zwei-Niveau-Atom, welches von einem multimodigen
Strahlungsfeld angetrieben wird, wurde die stationäre
Besetzungszahlinversion untersucht, wobei unterschiedliche
Systemparameter zugrunde gelegt wurden.
Die sukzessiv angewandten Felder von
unterschiedlichen Frequenzen führten zu dressed Atomzuständen
und korrelierten die vorhandenen Dipolmomente so, daß eine
Unterdrückung der spontanen Emission in Abhängigkeit
von den Systemparametern und der Phase der antreibenden
Felder entstand.
Vortrag:
B4, B3
Paper:
2
Projekt:
OENB 7720
Hittmair, Adam, Seke
Der Zustand eines Quantensystems kann durch die Messung der Mittelwerte
eines vollständigen Satzes von Observablen eindeutig betimmt
werden. Sind hingegen nur die Mittelwerte eines unvollständigen
Satzes von Observablen (ein solcher Satz wird auch Beobachtungsebene (BE)
genannt) bekannt, ist im Allgemeinen der Systemzustand nicht eindeutig
bestimmt. Viele unterschiedliche Systemzustände können im Allgemeinen die
gemessenen Mittelwerte richtig wiedergeben. Jedoch gibt es die Ausnahme,
daß für spezielle Werte der Mittelwerte einer
BE nur ein reiner Systemzustand
existiert, der in dieser BE durch die Messwerte eindeutig bestimmt ist.
Mit Hilfe des Entropiemaximum-Prinzips von Jaynes wurden
am Beispiel des Drei-Niveau-Atoms für
verschiedene BE jene reinen Systenzustände
angegeben, welche in der jeweiligen BE eindeutig bestimmbar sind.
Vortrag:
B1
Projekt:
OENB 7720
Hittmair, Adam, Seke,
Bogolubov jr37,
Soldatov38
Es konnte gezeigt werden, daß die konventionelle Renormierungsmethode
unvollständig ist. Dies wurde in der Literatur bisher übersehen,
da man die konventionelle Prozedur ausschließlich in der
S-Matrix-Theorie anwandte.
Es wurde bewiesen, daß die konventionelle
Massenschalenrenormierung die Normierungsbedingung
der U-Matrix drastisch
verletzt. Daraufhin wurde eine neue eindeutige und vollständige
Renormierungsmethode entwickelt, die sowohl in der
nichtrelativistischen als auch in der relativistischen
QED (für freie und gebundene Elektronen) anwendbar ist.
Die konsistente Renormierung ermöglicht zum ersten Mal die
korrekte Berechnung der U-Matrix und der natürlichen
Spektralinienform.
Paper:
16,
17,
13,
15,
14
Projekt:
OENB 7720
Svozil
Die Quantenlogik stellt eine Algebraisierung der Quantenmechanik
mit verbandstheoretischen Methoden dar. Eines der
wesentlichsten Ergebnisse ist das sogenannte Kochen-Specker
Theorem, welches die Unmöglichkeit von nichtkontextuellen
verborgenen Parametern beweist. Ein weiterer Forschungsbereich
sind Automatenlogiken. Es wird untersucht, inwieweit die
Automaten- oder Partitionslogik mit der Quantenlogik
übereinstimmt.
Die Aktivitäten im Bereich der Theorie der kondensierten Materie betreffen einerseits die Entwicklung neuer quantenmechanischer, mathematischer und statistisch-mechanischer Methoden zur Berechnung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von geordneten und ungeordneten Materialien: sie dienen zum Studium der Festkörperoberflächen und der Beschreibung von komplexen Prozessen in Materialien und ihre Umsetzung in effiziente Software. Andererseits werden diese Methoden auf Problemstellungen von fundamentalem wie auch technologischem Interesse angewandt; hierzu gehören u.a. folgende Themenbereiche: exakt lösbare Modellsysteme, Beschreibung realistischer Materialien (mit Hilfe von numerischen Methoden und Computersimulationen), Untersuchung dynamischer Wechselwirkungsprozesse zwischen Oberflächen und geladenen Teilchen und Photonen und elektrischer Transporteigenschaften durch sogenannte Quantendots auf der Meso- und Nano-Skala.
Gegenstand der Mathematischen Grundlagen der Theoretischen Festkörperphysik ist die Analyse mathematischer Modelle, die physikalische Phänomene beschreiben. Sie umfaß t daher jenen Teil der Theoretischen Festkörphysik, in dem man mit mathematisch strengen Methoden aus genau definierten Grundannahmen exakte Ergebnisse ableitet. Das Ziel ist dabei nicht nur, möglichst alle Probleme der Theoretischen Festkörphysik mathematisch einwandfrei zu formulieren, sondern auch Verallgemeinerungen systematisch zu erforschen.
Die Gruppentheorie beschäftigt sich mit den algebraischen und analytischen Strukturen von Gruppen und ihren Darstellungen. Die meisten physikalischen Probleme weisen gewisse räumliche/zeitliche Symmetrien auf, d.h. die Grundgleichungen sind gegen bestimmte Transformationen invariant. Aus diesen Symmetrien lassen sich oft ohne genauere Festlegung des physikalischen Systems weitreichende Schlüsse auf die Gestalt der Lösungen ziehen. Es ist zweckmäß ig diese allgemeinen Aussagen von jenen zu trennen, die für das betrachtete System spezifisch sind.
Unter einer Raumgruppe eines Kristalls versteht man alle räumlichen Transformationen, die den Kristall in sich selbst überführen, unter einer magnetische Raumgruppe alle Transformationen, die eine magnetisch geordnete Struktur invariant lassen. Der Anwendungsbereich der entwickelten Software Pakete umfaßt alle gewöhnlichen und magnetischen Raumgruppen (230 + 230 + 1191 Gruppen).
Die Software Pakete erlauben nicht nur theoretische Untersuchungen
(algebraische Eigenschaften, Gruppen-Untergruppen Beziehungen,
Klassifikation von Wyckoff-Positionen bei Symmetriereduktion,
Identifikation von Untergittern, Orbit-Splitting von Layer- und Rod-Gruppen,
Darstellungstheorie, Subduktions- und Clebsch-Gordan Matrizen), sondern
auch praktische Anwendungen (Analyse von Domänstrukturen bei
Phasenübergängen, Symmetrisierung ebener Wellen,
Berechnung von Auswahlregeln).
Vortrag:
A2
Es wurde gezeigt, dass die regulären Darstellungen von
kristallographischen Raumgruppen in direkte Summen
von einfachen, bzw. elementare Banddarstellungen
zerlegt werden können. Diese Zerlegungen sind jedoch nicht
eindeutig, da im allgemeinen verschiedene inäquivalente Zerlegungen
zulässig sind, die mit den Symmetrien von entweder einer oder
mehreren Wyckoff Positionen verknüpft sind. Dies erlaubt die
Vorhersage möglicher Strukturen von Energiebändern auf Grund von
Symmetrieüberlegungen.
P. Kasperkovitz, H. Renezeder, C. Tutschka
Jede mathematische Beschreibung eines realen Systems, das aus einer großen Zahl von Teilchen besteht, ist nur unter vereinfachenden Annahmen über die Art der Teilchen und ihre Wechselwirkungen möglich. Gehen diese Annahmen soweit, daß man nur mehr qualitative Ähnlichkeiten mit Systemen erwarten kann, die man in der Natur vorfindet, spricht man von ``Modellsystemen''. Die ziemlich drastischen Vereinfachungen, die zur Definition solcher Modellsysteme führen, haben den Zweck, die mathematische Herleitung der thermodynamischen Eigenschaften des Systems aus seiner Dynamik genauer und schlüssiger, im günstigsten Fall sogar exakt durchführen zu können.
Bei den im Berichtzeitraum untersuchten Modellsystemen handelt es sich um ein- und zweidimensionale Systeme, bei denen undurchdringliche (``harte'') Teilchen durch anziehende Kräfte endlicher Reichweite miteinander wechselwirken. Um die Rechnungen und Simulationen zu vereinfachen, wurde diese Anziehung durch Kastenpotentiale beschrieben; es gibt jedoch Günde anzunehmen, daß eine realistischere Form der Paarwechselwirkung nichts am qualitativen Verhalten des Systems ändert. Bei den zweidimensionalen Systemen wurde weiters angenommen, daß die Teilchen von quadratischer Form sind und nur translatorische Bewegungenen ausführen können; wie sich diese ``unrealistischen'' Annahmen auf das thermodynamische Verhalten auswirken, ist eine noch offene Frage.
Für das eindimensionale System sind seit langem verschiedene thermodynamische
Potentiale und die daraus folgenden Zustandsgleichungen (Energie und Volumen als
Funktion von Temperatur und Druck) bekannt. Es konnte gezeigt werden, daß
sich diese Beziehungen exakt reproduziern lassen, wenn man folgendes annimmt:
(1) Das System besteht aus zwei Teilsystemen: einem Gas nicht wechselwirkender
Teilchen und einer langen Kette von Teilchen, die durch die anziehenden
Kräfte aneinander gebunden sind (``Kondensat''). (2) Temperatur und Druck haben
in beiden Teilsystemen dieselben Werte. (3) Die beiden chemischen Potentiale
sind nicht gleich, sondern unterscheiden sich durch einen Term, der vom
Mengenverhältnis Gas:Kondensat abhängt. Diese Darstellung des Gesamtsystems
(das - in Übereinstimmung mit allemeinen Aussagen - keinen wirklichen
Phasenübergang aufweist) als ein System, das aus zwei miteinander
wechselwirkenden thermodynamischen Systmen besteht, ergibt sich aus einer
speziellen Berechnug der Zustandssummen, bei der von modernen Konzepten der
Wahrscheinlichkeitstheorie (Large Deviations Techniques) Gebrauch gemacht
wurde.
Paper:
14
Um festzustellen, in welchem Ausmaß das obige ``2-Phasen-Bild'' auch für höherdimensionale Systeme verallgemeinert werden kann, wurden für die 1- und 2-dimensionalen Systeme Molekulardynamik-Simulationen durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, daß keines dieser Systeme die Ergodenhypothese erfüllt; für einen Vergleich von Schar- und Zeitmittelwerten muß daher entweder nach den Zeitmittelwerten eine weitere (Schar-)Mittelung erfolgen oder es sind die ergodischen Komponenten (Teile der Energiefläche) und die ihnen zugeordneten Maßfunktionen explizit zu bestimmen. Da der zweite Weg ein äußerst schwieriges und komplexes mathematisches Problem ist, wurde zunächst nur das 1-dimensionale 3-Teilchensystem im Detail betrachtet. Das interessante Ergebnis dieser im wesentlichen abgeschlossenen Untersuchung ist, daß dieses System - und wahrscheinlich auch die anderen Systeme mit mehr Teilchen und/oder höherer Dimension - mit wachsender Energie von einem pseudo-integrablen in ein praktisch vollständig chaotisches System übergeht ('Soft Chaos' in einem konservativen System mit schlagartigen Änderungen der fast immer sichtbaren gleichförmigen Bewegung).
Im Berichtzeitraum wurde auch die algorithmische Berechnung der Zustandssummmen
von 2-dimensionalen Systemen (mit kleiner Teilchenzahl)
weiterentwickelt. Zu erwähnen ist (1) die Erstellung eines
Programms, das eine vollständige Liste von gefärbten Graphen
erzeugt und ihre Symmetrieeigenschaften bestimmt;
(2) die Implementierung eines aus der Literatur übernommenen optimierten
Programms zur Berechnung des Inhalts von konvexen Polyedern exakt zu berechnen.
Die mathematischen Probleme, die bei dieser Rechnung auftreten, gehören zur
Kombinatorik, Grafentheorie und vieldimensionalen Geometrie.
Vortrag:
A3
Ziel der in diesem Abschnitt vorgestellten Arbeiten ist die Untersuchung der thermodynamischen und strukturellen Eigenschaften klassischer Flüssigkeiten und ihrer Mischungen. Die dabei von uns entwickelten oder verwendeten Verfahren sind Integralgleichungsverfahren und thermodynamische Störungstheorien. Obwohl die Verfahren dieser beiden Klassen vom physikalischen Standpunkt aus gesehen auf unterschiedlichen Grundlagen basieren, liefern die verschiedenen Methoden - dank sehr verfeinerter Konzepte und verläßlicher numerischer Algorithmen - Ergebnisse, die innerhalb der numersichen Genauigkeit übereinstimmen. Der Vergleich mit Computersimulationen oder mit experimentellen Streudaten zeigt im allgemeinen eine sehr befriedigende Übereinstimmung.
Lang, Leroch, Tutschka, Kahl, Likos
41, Schmidt
42, Jorge 43
, Lomba
43
Die 'optimzed random phase approximation' (ORPA) - eine thermodynamische
Störungstheorie - und darauf aufbauende Konzepte sind mittlerweilen für
flüssige Mischungen mit - im Prinzip - beliebig vielen Komoponenten
implementiert; dabei sind auch polydisperse Mischungen berücksichtigt.
Diese flüssigkeitstheoretischen
Methoden wurde im letzten Jahr auf folgende Modellsysteme angewandt: 'double
square-wells', Asakura-Oosawa Potentiale, binäre Mischungen von
Hartkugel-Yukawa Systemen und polydisperse 'square-well' Mischungen.
Ergänzend wurden Rechnungen mit Integralgleichungsmethoden (Rogers-Young
Verfahren, 'modified hypernetted chain approximation') durchgeführt.
In Kooperation mit ausländischen
Gruppen wurden diese Ergebnisse mit Resultaten aus Computersimulationen
verglichen: die Ergebnisse zeigen eine sehr gute Übereinstimmung. Die
Arbeiten zur Bestimmung von
Dreiteilchenkorrelationsfunktionen in binären flüssigen Mischungen wurden
abgeschlossen: auch hier zeigt der Vergleich mit Computersimulationen
eine sehr zufriedenstellende Übereinstimmung.
Paper: 13, 16, 20
Projekte: FWF P11194-TPH, FWF P13062-TPH, FWF P14371-TPH,
Wiener Handelskammer
Paschinger 44,
Kahl, Gottwald,
Levesque 45, Weis 46
Einfache Flüssigkeiten, die in Kontakt mit
einer porösen Matrix sind,
können als eine spezielle binäre Mischung angesehen werden, bei
der die Matrixteilchen an ihren Orten fixiert werden; die
Flüssigkeitsteilchen können sich in dem somit verbleibenden Raum bewegen.
Derartige Systeme zeigen bereits bei geringer Porosität
(d.h. geringer Packungsdichte der Matrix) ein Phasenverhalten, das sich
vom Phasenverhalten der reinen Flüssigkeit deutlich unterscheidet.
Der zur
Beschreibung derartiger Systeme hergeleitete Formalismus wurde für den Fall
einer binären Flüssigkeit in einem Programmpaket implementiert.
Die strukturellen Eigenschaften wurden mit Ergebnissen aus
Computersimulationen verglichen und zeigen eine sehr gute
Übereinstimmung.
Vortrag:
A4,
B9
Paper:
18
Projekt: FWF W004, FWF P13062-TPH, Projekt Amadée IV.6
Manche Suspensionen mesoskopischer Teilchen, wie etwa Polymere, lassen
sich sehr gut durch s.g. ultraweiche Potentiale beschrieben.
Charakteristisch für diese Klasse von
Wechselwirkungen ist, daß sich die Teilchen - im Gegensatz zu atomaren
Flüssigkeiten - in einem hohen Maß durchdringen können. Die
einfachsten entsprechenden
Modellsysteme sind durchdringbare Kugeln und Flüssigkeiten,
deren Wechselwirkung durch ein Gauß-Potential beschrieben werden. Im
Berichtzeitraum wurden Struktur und Thermodynamik
derartiger Systeme ermittel.
Reiner,
Paschinger 49,
Kahl,
Stell 50,
Pini 51
Herkömmliche Verfahren in der Flüssigkeitstheorie (wie
Integralgeichungsverfahren oder thermodynamische Störungstheorien)
können das Verhalten von Flüssigkeiten in der Nähe
der Phasentrennungskurve und in der Nähe des kritischen Punktes
zwar qualitativ, aber nicht quantitativ richtig beschreiben;
der Grund dafür liegt in der Tatsache, daß
diese Methoden die langreichweitigen Fluktuationen, die für die
Phasenübergänge charakteristisch sind nicht berücksichtigen.
Im Berichtzeitraum wurde an der Implementierung von zwei
Konzepten weiter
gearbeitet, die in den letzten Jahren vorgeschlagen wurden und die
diese Effekte explizit berücksichtigen können ('hierarchical
reference theory' und 'self-consistent Ornstein-Zernike approximation').
Ergebnisse für einfache Modellsysteme wurden bereits berechnet, derzeit wird
an der Ausweitung der Programme auf allgemeinere Systeme gearbeitet.
Projekte: FWF W004, FWF P13062-TPH
Das Phasendiagramm einfacher Systeme, die in unserer Arbeitsgruppe untersucht werden (wie etwa atomare Flüssigkeiten, Kolloide, Polymere, etc.) kann - je nach Wechselwirkungstyp - sehr komplexe Formen annehmen: so werden neben dem wohlbekannten, van der Waals-ähnlichen Phasenverhalten, auch Phasendiagramme beobachtet, bei denen ein direkter Übergang von der gasförmigen in die feste Phase oder isostrukturelle fest-fest Phasenübergänge möglich sind. Die Vielfalt derartiger Phasendiagramme ist natürlich im Fall binärer Flüssigkeiten noch viel größer. Ziel dieses Arbeitsbereiches ist es, - basierend auf Methoden der Flüssigkeitstheorie - das Phasenverhalten derartiger Systeme vorherzusagen und mit jenem experimentell untersuchten Systemen zu vergleichen.
Tutschka, Kahl, Roth 52
Die Kenntnis verläßlicher Dichtefunktionale ist unerläßlich
für die
Beschreibung von Erstarrungsphänomenen in der Flüssigkeitsphysik. Basierend
auf einer Idee von Percus wurde, ausgehend von der direkten
Korrelationsfunktion der homogenen Flüssigkeit,
ein Dichtefunktional für adhäsive harte Kugeln
konstruiert; es soll in der Folge an einfachen Beispielen (Flüssgikeit an
einer harten Wand oder zwischen zwei parallelen Wänden) getestet
werden. Aus (semiempirischen) Parametrisierungen der
Zustandsgleichungen von Mischungen harter Kugeln, wurden ebenfalls
Dichtefunktionale ermittelt, die sich in den bisher durchgeführten Tests
als sehr verläßlich herausgestellt haben.
Vortrag:
B22
Paper:
24
Projekte: FWF P13062-TPH, Wiener Handelskammer
Lang, Leroch, Gottwald, Kahl,
Likos 53
,
Schmidt 53,
Löwen 53,
Watzlawek 53,
Denton 54,
Roth 55
Mit Hilfe flüssigkeitstheoretischer Methoden lassen sich die
Übergänge von der flüssigen in die gasförmige Phase mit Hilfe
der bekannten Gleichgewichtsbedingungen einfach berechnen. Zur
Beschreibung des festen Zustandes greift man im allgemeinen auf die
klassische Dichtefunktionaltheorie zurück und betrachtet den
Festkörper als eine hochgeordnete, stark inhomogene flüssige Phase. Zur
(näherungsweisen) Konstruktion der benötigten
Dichtefunktionale werden derzeit bekannte
Modelle (WDA, 'modified' WDA - MWDA, etc.) verwendet, bzw. neue Modelle
vorgeschlagen. Für Systeme mit kurzreichweitigen
Wechselwirkungen ('square-well'-, 'square-shoulder'-, Yukawa-Potentiale) wurden
isostrukturelle fest/fest Übergänge untersucht und mit Ergebnissen aus
Computersimulationen verglichen. Die MWDA wurde auf den binären Fall
erweitert: das Erstarrungsverhalten von Mischungen harter Kugeln und von
symmetrischen Mischungen binärer Hartkugel-Yukawa Systeme werden
untersucht. Schließlich wird weiter an der Bestimmung von Phasendiagrammen
polydisperser flüssiger Mischungen gearbeitet.
Paper:
16,
15
Projekte: FWF P11194-TPH, FWF P13062-TPH, FWF P14371-TPH, Wiener Handelskammer
Paschinger 56,
Kahl, Gottwald,
Levesque 57
,
Weis 57
Die Berechung von Phasendiagrammen symmetrischer binärer
flüssiger Mischungen in Kontakt mit einer porösen Matrix
(Übergang zwischen einer
dampfförmigen sowie einer homogen gemischten und entmischten
Flüssigkeit) wurde abgeschlossen.
Je nach Wahl der Wechselwirkungsstärke des
Potentials zwischen ungleichen Teilchen ergeben sich
verschiedene Typen von Phasendiagrammen, die durch die
relative Lage der l-Linie zur
Dampf-Flüssigkeitstrennkurve charakterisiert sind. Es konnte gezeigt werden,
daß sich das Phasenverhalten und der Typ des
Phasendiagramms durch Modifikation der Matrixeigenschaften
verändern läßt. Die Rechnungen wurden mit Hilfe einer thermodynamischen
Störungstheorie ('optimized random phase approximation')
durchgeführt und durch Daten aus großkanonischen Monte-Carlo
Simulationen ergänzt; die Übereinstimmung ist sehr zufriedenstellend.
Vortrag:
A4, B9
Paper:
18
Projekt: FWF W004, FWF P13062-TPH, Projekt Amadée IV.6
Lang, Kahl,
Likos 58
,
Schmidt 58,
Löwen 58
Aus theoretischen und experimentellen Untersuchungen weiß man, daß
sich Mischungen aus Kolloiden und Polymeren sehr gut durch ein
binäres, stark nicht-additives Hartkugelsystem beschreiben lassen.
Mittelt man bei der Berechnung der Zustandssumme
über die Freiheitsgrade der Polymerteilchen, so erhält
man ein effektive Einteilchenpotential für die Kolloidteilchen
(Asakura-Oosawa Potential),
das eine einfache analytische Form besitzt. In Abhängigkeit des
Größenverhältnisses der Kolloide zu den Polymeren ergeben sich
verschiedene Phasendiagramme, die bislang nur mit Hilfe einfacher
Flüssigkeitstheorien untersucht wurden. Diese wurden mit Hilfe des
thermodynamisch selbstkonsistenten Rogers-Young Integralgleichungsverfahrens
und der klassischen Dichtefunktionaltheorie (zur Modellierung des
festen Zustandes) genauer untersucht.
Paper:
15
Projekte: FWF P11194-TPH, FWF P13062-TPH
Die Streuung von Ionen an Oberflächen ist mit einer Vielzahl von inelastischen Prozessen verbunden, die den Response der Oberfläche auf ein starkes zeitabhängiges Coulombfeld proben. Von besonderem Interesse sind dabei hochgeladene Ionen, für die die in den Streuprozeß eingebrachte reaktive potentielle Energie größer sein kann als die kinetische Energie der Translationsbewegung. In diesem Grenzfall ist nicht mehr die Stoßgeschwindigkeit, sondern der Ladungszustand und das Ionisationspotential die entscheidende Größe, die über den Ablauf des Streuprozesses entscheidet. Vergleichende Untersuchungen für Metalle, Halbleiter und Isolatoroberflächen geben Aufschluß über Unterschiede der dielektrischen Antwort und Abschirmung sowie den Ladungstransfer.
Burgdörfer,
Lemell,
Wirtz,
Dallos59
,
Müller59,
Lischka59,
Hägg60
,
Reinhold61
Die Beschreibung der Wechselwirkung hochgeladener Ionen mit
Isolatoroberflächen mit Methoden, die für Ion-Metall Wechselwirkungen
entwickelt wurden (``Classical-Over-Barrier Model''), ist aufgrund
der inhomogenen Elektronendichte nur in eingeschränktem Rahmen möglich.
Mit Hilfe einer ``Classical-Trajectory-Monte-Carlo-Methode'' berechnen wir
Raten für den Elektroneneinfang in hochangeregte Zustände von mehrfach
geladenen Ionen. Diese Raten werden dann für eine Simulation der Entwicklung
des Projektil-Ladungszustandes vor der Oberfläche verwendet.
Für einfach geladene Projektil-Ionen vor einer LiF-Oberfläche führen wir
ab-initio Rechnungen mit dem Quantenchemiecode COLUMBUS durch. Ziel ist die
genaue Identifizierung von vermiedenen Überkreuzungen, an denen der
Elektronenübergang zwischen einem in der Oberfläche eingebetteten
LimFn-Cluster und dem Projektil-Ion stattfindet.
Vortrag:
A1,
B23,
B24,
B25
Projekt: FWF-Projekt: ``Interaction of Highly Charged Ions with Surfaces''
Burgdörfer,
Lemell,
Aumayr62
,
Betz62,
Stöckl62,
Varga62,
Winter62
Die Wechselwirkung von Projektilen mit Festkörperoberflächen führt
in vielen Fällen zur Emission von Sekundärteilchen, vor allem Elektronen.
In Abhängigkeit deren Produktionsmechanismus spricht man von Potential- oder
kinetischer Emission. Eine experimentelle Trennung der daraus resultierenden
Anteile zur Gesamtausbeute wurde kürzlich möglich. Unsere Untersuchungen
konzentrieren sich auf die Simulation der zugrundeliegenden Prozesse, die
auch eine quantitative Analyse der experimentellen Daten ermöglicht.
Vortrag:
B15
Paper:
17
Projekt: FWF-Projekt: ``Interaction of Highly Charged Ions with Surfaces''
Burgdörfer,
Lemell,
Tökési,
Wirtz,
Tong33
Um die Eigenschaften sogenannter ``hohler Atome'', exotischer
Gebilde, die im Zuge von Wechselwirkungen hochgeladener Ionen mit
Festkörperoberflächen entstehen und beim Aufprall zerstört werden,
besser untersuchen zu können, verwendet man Mikrokapillaren als
Targetmaterial. Diese bieten den Vorteil, daß ein kleiner
Anteil der Projektile in hohle Atome umgewandelt wird, enge
Stöße mit der
Oberfläche aber vermieden werden können. Produktion und Zerfall
dieser hohlen Atome konnten erfolgreich simuliert werden. In einem weiteren
Schritt wurde der Energieverlust jener Projektile berechnet, die
die Kapillare ohne Ladungsaustausch passieren. Unter Verwendung unseres
Modells ist es möglich, die dielektrische Funktion
von Oberflächen ohne störende Einflüsse des restlichen Festkörpers
aus Energieverlustmessungen zu bestimmen.
Vortrag:
B19,
B20,
B21,
B18
Paper:
22,
23,
21
Projekt: FWF-Projekt: ``Interaction of Highly Charged Ions with Surfaces''
Burgdörfer,
Lemell,
Wirtz,
Hägg60,
Reinhold61,
Aumayr62,
Hayderer62,
Schmid62,
Varga62,
Winter62
Die Zerstäubung von Festkörperoberflächen aufgrund des Aufpralls
schneller Teilchen ist ein seit langem wohlbekannter und gut
untersuchter Prozeß . Es zeigt sich aber, daß nicht nur die
kinetische sondern auch die potentielle Energie hochgeladener Ionen in der
Lage ist, Teilchen aus Isolatoroberflächen abzulösen. Ein möglicher
Mechanismus für diesen Prozeß ist die Erzeugung von elektronischen
Defekten durch resonanten Elektronentransfer. Für einfach geladene
Ionen vor einer LiF-Oberfläche haben wir ein Modell entwickelt, das das
Schwellwertverhalten des Potentialsputtering in Übereinstimmung mit
dem Experiment beschreibt.
Paper:
10,
11,
25
Projekt: FWF-Projekt: ``Interaction of Highly Charged Ions with Surfaces''
Burgdörfer,
Seliger,
Tokési,
Reinhold61
Der Transport von hoch geladenen Ionen durch Folien
ermöglicht die Untersuchung der Auswirkungen von
mehrfachen Stöß en auf die Stabilität eines Systems.
Dazu wurden verschiedene Aspekte des Transports durch
dünne Kohlenstoff-Folien untersucht.
Die Emission von Convoy Elektronen als Resultat
vom Transport von 390 MeV/amu Ar17+-Ionen
wurde mit Hilfe klassischer Monte-Carlo Methoden
beschrieben. Die stochastische Bewegung des gebundenen
Electrons wird aus der Lösung der mikroskopischen
Langevin-Gleichung ermittelt. Die errechneten
Elektronenspektren stimmen sehr gut mit neuesten Messungen überein.
Quantenmechanische Berechnungen zur Besetzung der
Zustände wurden mittels Monte-Carlo Simulationen
durchgeführt und weisen gute
Übereinstimmung mit dem Experiment auf.
Vortrag:
B17,
B12, B3, B13,
B8, B14, B16
Paper:
1,
19
Projekt:
FWF Projekt: ``Quantenmechanische Transporttheorie''
H. Nowotny,
Benes 63
,
Gröschl 63
Bei piezoelektrischen Sensoren wird die durch die Umgebung bedingte Frequenzänderung von piezoelektrischen Volumsresonatoren zur Bestimmung bestimmter Eigenschaften dieser Umgebung benützt. Die Veränderung mehrerer Resonanzfrequenzen eines piezoelektrischen Volumsresonators bei der Ankopplung an zu untersuchende Materialien kann zur gleichzeitigen Bestimmung von mehreren Materialkonstanten (z.B. Massendichte und viskose Zähigkeit einer Flüssigkeit) oder zur Kompensation störender Einflüße (z.B. der Temperatur) bei der genauen Messung einer Materialeigenschaft verwendet werden.
Bei der Ultraschallseparation werden die durch ein stehendes
Ultraschallfeld auf suspendierte Teilchen ausgeübten
Schallstrahlungskräfte zur Manipulation dieser Teilchen verwendet.
Durch einen geeigneten Versuchsaufbau kann einerseits ein Zurückhalten
dieser Teilchen z.B. beim Auswechseln der Nährflüssigkeit
von Zellkulturen erreicht werden.
Anderseits ist aber auch eine gezielte Bewegung dieser Teilchen möglich.
Das Ziel dieser durch Schallkräfte verursachten Teilchenbewegung
kann eine Anreicherung mit anschließender Ausscheidung der Teilchen
sein, wie dies bei der Reinigung von verschmutzten Fl\ßsigkeiten erforderlich
ist. Es kann aber auch direkt eine Mikromanipulation der Teilchen erfolgen,
z.B. die Herstellung eines mechanischen Kontaktes zwischen den Teilchen
zur Einleitung eines chemischen oder biologischen Prozesses.
Vortrag:
B2, B1, B5
| BALASIN | Gutachter (Classical and Quantum Gravity, Physical Review D) |
| BURGDÖRFER | Member of Commission 15 on Atomic, |
| Molecular and Optical Physics der International Union | |
| of Pure and Applied Physics (IUPAP), 1999-2005; | |
| Associate Member of Commission on Nuclear Physics of IUPAP, 2000-2003; | |
| Member of the Executive Committee of the | |
| International Conference on the Physics of Electronic | |
| and Atomic Collisions (ICPEAC) and Local Co-chairman | |
| of XXII ICPEAC in Santa Fe (2001); | |
| Member of the International Advisory Board of the | |
| International Conference on Highly Charged Ions (HCI); | |
| Member, Int. Advisory Board, Int. Workshop on Fast Ion - Atom | |
| Collisions; | |
| Member, Int. Scientific Committee, Int. Conf. on X-Ray | |
| and Inner-Shell Processes (1996-2002); | |
| Member, International Advisory Board, International Workshop | |
| on Atomic Collisons and Atomic Spectroscopy with Slow | |
| Antiprotons, 1999-2001; | |
| Member of the Atomic and Material Physics Working Group, | |
| Nuclear Physics European Collaboration Committee, 2000-2001; | |
| Gutachter für National Science Foundation (USA), | |
| Department of Energy (USA), | |
| Gutachter für Humboldt-Forschungspreis (Deutschland); | |
| Gutachter für APS Fellowship Committee; | |
| Co-Organizer of Pan American Study Institute on Chaos, Decoherence | |
| and Quantum Entanglement, Ushuaia, Argentina; | |
| Gutachter der Max Planck Gesellschaft | |
| - Chem. Phys. Sektion (Deutschland); | |
| Reviewer für Physical Review A, Physical Review B, | |
| Physical Review E, Physical Review Letters, | |
| Journal of Physics, Physics Letters A, Physica Scripta, | |
| Nuclear Instruments & Methods, European Physical Journal D, | |
| Comments in Atomic and Molecular Physics, | |
| Surface Science, Europhysics Letters |
| DIRL | Reviewer (Mathematical Reviews, Cambridge University Press) |
| Gutachter (Acta Crystallographica, Computer Physics Communications, | |
| Ferroelectrics, Journal of Mathematical Chemistry, | |
| Journal of Mathematical Physics, Journal de Physique, | |
| Journal of Physics A, Journal of Physics C, Molecular Physics, | |
| Physical Review B, Physical Review Letters, | |
| Reports on Mathematical Physics) | |
| Member of International Advisory Committee of International School on | |
| Symmetries and Structural Properties of Condensed Matter, Rzeszow (PL) | |
| KAHL | Gutachter (Physical Reveiew B und E, Physical Review Letters |
| Journal of Chemical Physics, Molecular Physics, Physica B, | |
| Journal of Non-Crystalline Solids) | |
| Delegierter der TNI im FWF (Stellvertreter) | |
| Vorstandsmitglieder der Chemisch Physikalischen Gesellschaft | |
| KREUZER | Organisationskomittee des Forschungsprogramms |
| ``Duality, String Theory and M-Theory'' von März bis Juli 2000 | |
| am Erwin Schrödinger Institut für Mathematische Physik in Wien | |
| KUMMER | Gutachter (Physical Review D, Physical Review Letters, Nuclear Physics B) |
| Kuratorium des Instituts für Hochenergiephysik der ÖAW (stv. Obmann) | |
| High Energy and Particle Physics Board of the European Physical Society | |
| (Chairman 1.1.1997 - 31.12.1999) | |
| Member of the International Advisory Board | |
| ``Supersymmetry and Quantum Field Theory'', Kharkov, Juli 2000 | |
| Member of the International Organizing Comittee | |
| ``Fundamental Physics in Space'', April 2000 | |
| International Organizing Commitee | |
| ``3rd Caribbean Workshop'', Havanna (Cuba), Dezember 2000 | |
| Osterreichisches Nationalkomitee der IUPAP (Vorsitzender) | |
| REBHAN | Vorsitzender des Fachausschusses Kern- und Teilchenphysik |
| der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft | |
| Gutachter für Physical Review Letters, Physical Review D, Nuclear Physics B, | |
| Physics Letters B, Annals of Physics (N.Y.) | |
| SCHWEDA | Begutachter des FWF und des Jubiläumsfonds d. ÖNB |
| SVOZIL | Associate Editor, Journal of Universal Computer Sciences (Springer) |
| Associate Editor, Chaos, Solitons and Fractals | |
| External faculty member, Center for Discrete Mathematics, | |
| University of Auckland, NZ |
| BURGDÖRFER | Fakultät (Stv.), Fachkommission (Stv.), |
| Studienkommission, Kommission für Wiener Physikalisches Kolloquium | |
| Habilitationskommission Dr. J. Schweinzer | |
| Habilitationskommission Dr. L. Erdös (Universität Wien) | |
| GRAU | Organisation und Koordination des Maturantentages (3.2.2000) |
| Organisation der Studienberatung Technische Physik | |
| und Physik Lehramt (BeSt) | |
| Studienkommission Lehramt Physik | |
| Terminkoordination für die schriftlichen Prüfungen der Physikinstitute | |
| KAHL | Fachkommission Physik (UOG 93) |
| Studienkommission Physik, Dr. techn., LA (jeweils Stv.) | |
| Studienberatung (BeSt) | |
| KASPERKOVITZ | Fachgruppe, Studienberatung (BeSt) |
| Mitarbeiter Maturantentag (Berufsbild) | |
| Absolventenbefragung | |
| O. und Ao. Dotation (Söllner - Gruppe) | |
| KREUZER | Studienkommission Physik (Stv.) |
| KUMMER | Fakultät, Fachgruppe |
| UPV der TU Wien (Vorstandsmitglied) | |
| Studienkommission Physik (Stv.) | |
| REBHAN | Institutskonferenz |
| SCHWEDA | Fakultät (Ersatzmitglied), Fachgruppe |
| Vorstandsmitglied des UPV |
| BALASIN | Computer Hard- und Software-Betreuung (Linux), |
| Netzwerkbetreuung | |
| BURGDÖRFER | Stv. Institutsvorstand |
| DIRL | Institutsbericht 1998/99 |
| ERTL | Computer Hard- und Software-Betreuung |
| GRAU | Lehrveranstaltungsankündigungen |
| Studienplankontrolle Technische Physik und Physik Lehramt | |
| für das Vorlesungsverzeichnis | |
| SIDES-Administrator | |
| Arbeitsbericht des Institutsvorstandes, Teile: 1, 2, 3 | |
| ÖSTAT-Erhebung Forschung und experimentelle Entwicklung | |
| KAHL | Institutskoordination des Maturantentages, Informationstag |
| KASPERKOVITZ | O. und Ao. Dotation (Söllner - Gruppe) |
| Arbeitsbericht des Institutsvorstandes, Teil: 4 | |
| KREUZER | Computer Hard- und Software-Betreuung |
| FODOK | |
| SLAC Datenbank | |
| KUMMER | Institutsvorstand |
| LANG | Hard- und Software-Betreuung der Workstations |
| LEMELL | Institutskonferenz, Systemadministration |
| der LINUX- und AIX-Server der Arbeitsgruppe | |
| Nicht-Lineare Dynamik und Physik komplexer Systeme | |
| LIEBL | Computer Hard- und Software-Betreuung |
| H. NOWOTNY | Brandschutzbeauftragter, Sicherheitsbeauftragter |
| REBHAN | Systemadministration des Instituts-Email/Webserver-Rechners und |
| der Druckerserver, Institutsdatenbankverwaltung, | |
| Installation und Betreuung der LINUX-Server der Arbeitsgruppe | |
| Fundamentale Wechselwirkungen | |
| SCHWEDA | stv. Institutsvorstand |
| SVOZIL | Webauftritt |
| TUTSCHKA | Hard- und Software-Betreuung der Workstations |
16 PaperNum = 0 16 TalkANum = 0 16 TalkBNum = 0 16 TalkCNum = 0. . . . Sum = 0 16 PflichtLV = 0 16 WahlLV = 0 16 SonstLV = 0. . . . Sum = 0
1Universidade Federal do Espí rito Santo (UFES), Vitória, Brasilien
2Centro Brasileiro de Pesquisas Fí sicas (CBPF), Rio de Janeiro, und Grupo de Fí sica Teórica (GFT), Universidade Católica de Petrópolis (UCP), Petrópolis, RJ, Brasilien
3Institut de Physique Nucléaire de Lyon, Université Claude Bernard, Lyon, Frankreich
4The Danish Research Agency, Aarhus, Dänemark
5Institut für Theoretische Physik, Universität Wien
6Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Wien
7Steklov Institute, Moskau
8Univ. Jena
9Univ. Leipzig
10Universität Wien
11Humboldt Universität Berlin
12Universität Hannover
13Kharkov Institute of Technology, Ukraine
14Leipzig, St. Petersburg
15CE Saclay, Gif-sur-Yvette
16Theory Division, CERN, Genf
17University of Washington (Seattle, USA)
18Universität Helsinki
19ETH-Zürich
20ETH-Zürich
21DARC, Observatoire de Paris
22DARC, Observatoire de Paris
23Universität Frankfurt
24Oak Ridge National Laboratory
25Rice University, Houston, USA
26University of Tennessee
27Tulane University, New Orleans, LA, USA
28University of Massachusetts, Dartmouth, MA, USA
29Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA
30Institute for Nuclear Research of the Hungarian Academy of Sciences, Debrecen, Hungary
31Centro Atomico, Bariloche, Argentina
32Max-Planck-Institut für Komplexe Systeme, Dresden, Germany
33ICORP, Tokyo, Japan
34University of Tennessee, Knoxville, USA
35Fachbereich Physik, Philipps Universität Marburg, Germany
36The University of Queensland, Brisbane, Australia
37Academy of Science of Russia, Moscow, Russia
38V.A. Steklov Mathematical Institute, Moscow, Russia
39University of Wales, Bangor, Wales, UK
40University of Nijmegen, Nijmegen, Netherlands
41Institut für Theoretische Physik II, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Deutschland
42Institut für Theoretische Physik II, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Deutschland
43Instituto de Quí mica Fí sica ''Rocasolano'', CSIC, Madrid, Spanien
44Wissenschaftskolleg 'Computational Materials Science'
45Laboratoire de Physique Théorique, Université de Paris-Sud, Orsay, Frankreich
46Laboratoire de Physique Théorique, Université de Paris-Sud, Orsay, Frankreich
47Institut für Theoretische Physik II, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Deutschland
48Institut für Theoretische Physik II, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Deutschland
49Wissenschaftskolleg 'Computational Materials Science'
50Department of Chemistry, State University of New York, Stony Brook, USA
51Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Milano, Italien
52Department of Physics, University of Bristol
53Institut für Theoretische Physik II, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Deutschland
54Department of Physics, North Dakota State University, Fargo, USA
55Department of Physics, University of Bristol
56Wissenschaftskolleg 'Computational Materials Science'
57Laboratoire de Physique Théorique, Université de Paris-Sud, Orsay, Frankreich
58Institut für Theoretische Physik II, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Deutschland
59Institut für Theoretische Chemie, Universität Wien
60Midsweden University, Sundsvall, Sweden
61Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, USA
62Institut für Allgemeine Physik, TU Wien
63Institut für Allgemeine Physik, TU Wien