Fysiker vid University of Bayreuth är bland de internationella pionjärerna inom maktfunktionsteori. Detta nya tillvägagångssätt gör det möjligt för första gången att exakt beskriva dynamiken i många partikelsystem över tid. Partiklarna kan vara atomer, molekyler eller större partiklar som är osynliga för människor. Den nya teorin generaliserar den klassiska densitetsfunktionella teorin, som endast gäller många partikelsystem i termisk jämvikt. I Reviews of Modern Physics , presenterar ett forskarlag under ledning av prof. Dr. Matthias Schmidt grunddragen i teorin, som påtagligt utvecklades och utvecklades i Bayreuth.

Ett system med många partiklar är i termisk jämvikt när temperaturen i dess inre är balanserad och inga värmeflöden äger rum. Detta behöver inte betyda att systemet är i ett styvt vilotillstånd. Vissa många partikelsystem kan också jämföras med en lottodragningsmaskin, som roterar med konstant hastighet. Bollarna har mycket rörelsefrihet i sig och hoppar fram och tillbaka på ett oordnat sätt. I ett flytande mångapartikelsystem packas partiklarna betydligt tätare än i trumman, varför de hela tiden kolliderar med varandra med korta avstånd och tidsintervall. Väsentliga egenskaper hos sådana system kan beskrivas fullständigt och exakt med densitetsfunktionella teorin – förutsatt att en termisk jämvikt hos systemet ges.

I fallet med lottodragningsmaskinen förloras denna jämvikt så snart den enhetliga rotationen gradvis saktar ner och kammaren går i back. Sedan rullar kulorna med de vinnande siffrorna på en skena inne i kammaren och kastas slutligen ut. För att kunna registrera sådana processer exakt och utan luckor behövs maktfunktionsteorin:den översätter vinnarnas lycka till fysikens språk.

"Den klassiska densitetsfunktionella teorin är en mycket djupgående och samtidigt estetiskt tilltalande teori. Den förmår beskriva och relatera de ofta mycket komplexa processer som sker i ett system under termisk jämvikt. Dessa processer omfattar t.ex. fasövergångar, kristallisationer eller fenomen som hydrofobicitet, som uppstår när ytor eller partiklar undviker kontakt med vatten. Sådana processer är ofta av stor teknisk eller biologisk relevans. Elegansen och kraften i densitetsfunktionella teorin har sporrat oss i Bayreuth tidigare tio år för att söka efter sätt att göra många partikelsystem i termisk ojämvikt tillgängliga för en lika exakt och elegant fysisk beskrivning. Forskningspartners vid universitetet i Fribourg i Schweiz har bidragit till detta sökande med viktiga studier. Våra gemensamma ansträngningar har till exempel resulterade i maktfunktionsteori, som utvidgar densitetsfunktionella teorin till tidsberoende processer", rapporterar Prof. Dr. Matthias Schmidt, som innehar en lärostol i teoretisk fysik vid University of Bayreuth. + Utforska vidare

Steady-state densitet funktionell teori