Institut für Theoretische Physik III
Forschung

Allgemeine Beschreibung des Projektes A1

Projekt: Field theories for disordered interacting fermions
Kontakt:
Prof. K. Efetov
Theoretische Physik III

Ruhr-Universität Bochum
Universitätstrasse 150
44780 Bochum

Tel.: (02 34) 32 - 2 37 37
Fax: (02 34) 32 - 1 44 48

Zusammenfassung:
Dirac-Spectrum Das Wechselspiel von Unordnung und Wechselwirkungen in elektronischen Systemen ist eines der zentralen bisher ungelösten Probleme in der mesoskopischen Physik. Seit geraumer Zeit ist bekannt, dass Elektron-Elektron-Wechselwirkungen durch die Anwesenheit von Störstellen eine deutliche Veränderung erfahren: Unordnung führt zu einer effektiven Verlangsamung der Elektronenbewegung, was typischerweise schließlich für eine Verstärkung der Wechselwirkungseffekte sorgt. Dieser Mechanismus hat viele Auswirkungen auf experimentell zugängliche Größen sowohl im Gleichgewichtsfall (Thermodynamik) als auch bei der Untersuchung von Transporteigenschaften. Konkrete Beispiele sind die Unterdrückung der (Tunnel-)Zustandsdichte (zero-bias anomaly), eine charakteristische Temperaturabhängigkeit der Phasenkohärenzzeit oder wechselwirkungsabhängige Korrekturen zur Leitfähigkeit.

Die Kombination von Wechselwirkungs- und Unordnungseffekten ist wahrscheinlich auch verantwortlich für den kürzlich beobachteten Metall-Isolator-Übergang in zweidimensionalen Systemen - ein Thema, das viel Interesse erregt hat. Alle diese Effekte sind mesoskopische Phänomene in dem Sinne, dass ihr Ursprung in einem Geflecht aus Wechselwirkungseffekten und aus Mechanismen durch Unordnung hervorgerufener langreichweitiger Quanteninterferenz besteht.

Das Ziel dieses Projektes ist es, universelle Phänomene in stark wechselwirkenden elektronischen Systemen und ihren Zusammenhang mit zugrundeliegenden Symmetrien aufzudecken. Dies ist ein Thema von großem Interesse in der mesoskopischen Physik - sowohl experimentell als auch theoretisch - und wird hier von mehreren Blickwinkeln aus betrachtet werden.

Unsere Untersuchungen basieren auf verschiedenen feldtheoretischen Zugängen und schließen sowohl die Entwicklung von Methoden als auch deren Anwendung auf wichtige Probleme von gegenwärtigem Interesse ein. Konkreter werden wir auf methodischer Seite versuchen, Aspekte der Elektron-Elektron-Wechselwirkung in die supersymmetrische Formulierung der Feldtheorie für ungeordnete Systeme einzubinden. Ebenfalls planen wir, effektive numerische Modelle zu entwickeln, die eine direkte Berechnung der über Unordnung gemittelten (feldtheoretischen) Zustandssumme mit Hilfe von Monte-Carlo-Techniken erlauben.

Eine vereinfachte, jedoch effektive Beschreibung des Problems Wechselwirkung/Unordnung ist möglich für granulare Metalle, in denen kleine ungeordnete grains durch Elektronentunneln (entspricht der kinetischen Energie) verbunden sind und außerdem elektrisch geladen sein können (entspricht der Elektron-Elektron-Wechselwirkung). Für dieses Problem hoffen wir, starke Wechselwirkung und Unordnung in einem einheitlichen Rahmen beschreiben zu können. Ein weiteres Beispiel, in dem Vereinfachungen einen Fortschritt ermöglichen könnten, betrifft ungeordnete wechselwirkende Multikanal-Quantendrähte.


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