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Gasverteilung in einer Galaxie

The Small Scale Structure of the Universe

In dem Projekt von Dr. Gottlöber geht es darum, die Entstehung unserer Milchstraße und der benachbarten Andromeda-Galaxie mit Computerexperimenten zu studieren. Die Forscher simulieren, wie sich diese Galaxien aus jenen kleinen Dichtefluktuationen entwickelt haben, die in der fernen Vergangenheit - vor 13 Milliarden Jahren - im Universum existierten und deren Abdruck heute noch in der kosmischen Hintergrundstrahlung beobachtet werden kann. Um die Entstehung von Galaxien zu verstehen, müssen sie die Existenz von Dunkler Materie und Dunkler Energie annehmen. Die baryonische Materie, aus der die Erde und alle Sterne besteht, trägt nur mit einem kleinen Teil - weniger als 5 % - zur beobachteten Gesamtdichte des Universums bei. Nahe kosmische Objekte wie die Milchstraße und die Andromeda-Galaxie lassen sich sehr genau beobachten. Diese Beobachtungen erlauben im Vergleich mit den Simulationen nicht nur ein besseres Verständnis der Entstehung der vielen verschiedenen Galaxientypen im Universum, sondern ermöglichen auch Rückschlüsse auf die Eigenschaften der bisher unbekannten Dunklen Materie. Mehr: The Small Scale Structure of the Universe …

Einteilchen-Spektral-Funktion eines Quanten-Spin-Hall-Isolators in Abhängigkeit der Coulomb-Wechselwirkung

Numerische Simulationen korrelierter Elektronensysteme

Prof. Assaad und seine Mitarbeiter befassen sich mit Materialien, deren Eigenschaften durch hochgradige Koppelung vieler Elektronen untereinander bestimmt sind. Solche Vielteilchensysteme verhalten sich völlig anders als die einfache Summe der einzelnen Teilchen und zeigen kooperatives Verhalten, das von den Gesetzen der Quantenmechanik regiert wird. Die daraus entstehende Komplexität bringt eine große Vielfalt an Phänomenen mit sich. Korrelierte Elektronensysteme sind nicht nur Gegenstand der Grundlagenforschung. Sie versprechen eine Vielzahl von technischen Anwendungen in der Zukunft. Angesichts der Komplexität der Fragestellungen spielen numerische Simulationen eine zentrale Rolle für das Verständnis der zugrunde liegenden kollektiven Phänomene. Mit der Rechenleistung, die den Forschern auf den Jülicher Supercomputern zur Verfügung steht, sollen insbesondere Materialien mit sogenanntem "Quantenmagnetismus" untersucht werden, bei den die magnetischen Eigenschaften durch das quantenphysikalische Wechselspiel mit den Elektronen eine zentrale Rolle spielt. Mehr: Numerische Simulationen korrelierter Elektronensysteme …

Typische Trajektorien des gezogenen Teilchens bei einer Temperatur nahe dem Glasübergang mit einer extern angelegten Kraft

Nichtlinearer Response einzelner Teilchen in glasbildenden Flüssigkeiten auf äußere Kräfte

Im Projekt "Nichtlinearer Response einzelner Teilchen in glasbildenden Flüssigkeiten auf äußere Kräfte" bildet ein Team der Universitäten Mainz (Dr. D. Winter, Dr. P. Virnau, Prof. K. Binder) und Düsseldorf (Prof. J. Horbach) die neue experimentelle Methode der "aktiven Mikrorheologie" (ein mesoskopisches Teilchen wird mit Hilfe einer nur auf dieses Teilchen wirkenden Kraft durch eine Flüssigkeit gezogen) auf dem Supercomputer JUROPA des NIC/JSC nach: Mittels Nichtgleichgewichts-Molekulardynamik-Simulation einer binären Mischung von Kolloid-Teilchen, die mit Yukawa-Potentialen wechselwirken, lässt sich das Phänomen der "dynamischen Heterogenität" glasbildender Flüssigkeiten untersuchen. Hierbei "erforschen" die Trajektorien der gezogenen Teilchen im Lauf der Zeit unterschiedliche lokale Bereiche der hochviskosen Flüssigkeit, in denen die umgebenden Teilchen mehr oder weniger stark eingefroren sind. Dies führt zu überraschenden physikalischen Effekten, wie z.B. dem Nachweis der "Superdiffusion" (mittlere Verschiebungsquadrate wachsen schneller als linear mit der Zeit, anders als nach der Einstein-Theorie der Brown'schen Molekularbewegung erwartet). Mehr: Nichtlinearer Response einzelner Teilchen in glasbildenden Flüssigkeiten auf äußere Kräfte …


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