The understanding of isolated quantum systems in extreme conditions requires the resolution of outstanding open questions, which are relevant for a wide range of topical applications from particle and nuclear physics to atomic and condensed matter physics. Many such systems exhibit characteristic common properties despite dramatic differences in key parameters such as temperature, density, field strength and others.

The existence of universal regimes, where even quantitative agreements between seemingly disparate physical systems can be observed, drives a remarkable convergence of research activities across traditional lines of specialisation. In turn, the identification and investigation of non-universal properties plays a vital role for an improved under- standing of fundamental differences between the systems.

A major focus of the planned Collaborative Research Centre 1225 concerns research on strongly interacting systems such as those experimentally realised in unitary quantum gases, strongly coupled quark-gluon matter and highly charged hydrogenlike ions. More precisely, we investigate extreme conditions, where the dimensionless combination of the interaction strength, fields expectation values and characteristic energy scale or density of states becomes of order one. New universality classes have been recently discovered in these regimes, which occur far from equilibrium, providing exciting new links between different physical systems ranging from hot plasmas to cold gases.

An important strength of this proposal concerns the investigation of transient phenomena as well as equilibrium properties from a common perspective. This allows us to address some of the most pressing questions concerning the thermalisation process, the interplay of strong fields with the vacuum and matter, and the phase structure of systems in extreme conditions. Our focus lies on isolated quantum systems, where the dynamics is governed by unitary time evolution described by quantum field theory, thus giving access to relevant fundamental physics problems.

Experimentally, these questions will be investigated with the help of ultrarelativistic heavy-ion collisions, precision spectroscopy with highly charged ions, and ultracold quantum gases. Together they allow us to probe more than twenty orders of magnitude in energy scale. While the former explore the theory of the strong interaction (QCD) and quantum electrodynamics (QED), ultracold quantum gases are used to engineer generic model systems to address complex many-body problems.

Our overall goal is the classification and quantitative understanding of universal aspects of isolated quantum systems in extreme conditions, as well as gaining insight into the question of how particular microscopic systems deviate from universality. Focussing on isolated systems offers particularly clean experimental and theoretical settings. Extreme conditions enhance the loss of memory of microscopic properties from which universality originates. The scope of this project requires a concerted research effort across different fields of specialisation for which Heidelberg provides an ideal environment.

18.-24.
Feb. 2017

ISOQUANT Kick-off workshop


This inaugural workshop of SFB1225 with international participation will be held in Obergurgl and surveys the current status of and the ongoing research within the collaborative research center.

12.-15.
Dec. 2016

632. WE-Heraeus-Seminar:
Gauge Field Dynamics with Ultracold Gas Systems


This workshop aims to explore the physics of gauge theories with atomic physics setups by bringing together experts in the field of theoretical and experimental physics. It will build on intensive discussions in an informal atmosphere and thus ample time for discussions is foreseen together with topical talks setting the stage. The seminar is generously funded by the Wilhelm and Else Heraeus Foundation and will be held from December 12th to 15th, 2016 at the Physikzentrum Bad Honnef near Bonn and Cologne in Germany.

The topics include general aspects such as:
  • Ultracold atomic systems – possibilities and limitations
  • Gauge field dynamics – from general to the specifics
  • Explicit proposals for experimental realizations in the context of gauge field dynamics
The seminar will bring together leading experts in the field of atomic physics, quantum optics, condensed matter, and high energy theory (see invited speakers).

Principal Investigators

Name Institution Web Email Project Area
Prof. Dr. Jürgen Berges ITP Heidelberg Homepage berges@thphys.uni-heidelberg.de A, B
Prof. Dr. Klaus Blaum MPIK Heidelberg Homepage klaus.blaum@mpi-hd.mpg.de B
Prof. Dr. Peter Braun-Munzinger PI Heidelberg Homepage p.braun-munzinger@gsi.de C
Priv.-Doz. Dr. José R. Crespo López-Urrutia MPIK Heidelberg Homepage crespojr@mpi-hd.mpg.de B
Priv.-Doz. Dr. Tilman Enss ITP Heidelberg Homepage enss@thphys.uni-heidelberg.de C
Priv.-Doz. Dr. Jörg Evers MPIK Heidelberg Homepage joerg.evers@mpi-hd.mpg.de B
Dr. Stefan Floerchinger ITP Heidelberg Homepage s.floerchinger@thphys.uni-heidelberg.de C
Prof. Dr. Thomas Gasenzer KIP Heidelberg Homepage t.gasenzer@uni-heidelberg.de A
Jun.-Prof. Dr. Fred Jendrzejewski KIP Heidelberg Homepage fnj@kip.uni-heidelberg.de B
Prof. Dr. Jochim Selim PI Heidelberg Homepage jochim@uni-heidelberg.de C
Hon.-Prof. Dr. Christoph H. Keitel MPIK Heidelberg Homepage keitel@mpi-hd.mpg.de B
Priv.-Doz. Dr. Silvia Masciocchi PI Heidelberg Homepage s.masciocchi@gsi.de A, C
Prof. Dr. Markus Oberthaler KIP Heidelberg Homepage markus.oberthaler@kip.uni-heidelberg.de A, B
Priv.-Doz. Dr. Adriana Pálffy-Buß MPIK Heidelberg Homepage Palffy@mpi-hd.mpg.de B
Prof. Dr. Jan Pawlowski ITP Heidelberg Homepage j.pawlowski@thphys.uni-heidelberg.de A, B, C
Prof. Dr. Klaus Reygers PI Heidelberg Homepage reygers@physi.uni-heidelberg.de A
Dr. Alexander Rothkopf ITP Heidelberg Homepage rothkopf@thphys.uni-heidelberg.de C
Prof. Dr. Manfred Salmhofer ITP Heidelberg Homepage M.Salmhofer@thphys.uni-heidelberg.de C
Prof. Dr. Jörg Schmiedmayer VCQ TU-Wien Homepage schmiedmayer@AtomChip.org A
Prof. Dr. Johanna Stachel PI Heidelberg Homepage stachel@physi.uni-heidelberg.de A, C
Prof. Dr. Matthias Weidemüller PI Heidelberg Homepage weidemueller@uni-heidelberg.de A, C
Prof. Dr. Christof Wetterich ITP Heidelberg Homepage c.wetterich@thphys.uni-heidelberg.de B, C
There exist a close collaboration with the members Prof. Raju Venugopalan (Homepage) and Dr. Björn Schenke (Homepage) of the Nuclear Theory Group, Brookhaven National Laboratory, USA.
Project Title Research Area Principal Investigators
Area A: Far from equilibrium dynamics and thermalisation in isolated quantum systems
1 Initial state and thermalisation dynamics in heavy-ion collisions QCD, heavy-ion collisions Berges (ITP), Reygers (PI), Stachel (PI)
2 From QCD transport to particle yields QCD, heavy-ion collisions Masciocchi (PI), Pawlowski (ITP), Stachel (PI)
3 Nonequilibrium dynamics and relaxation in many-body quantum systems Ultracold atoms Schmiedmayer (TU Wien)
4 Probing quantum phase transitions with quenches: Universality far from equilibrium Ultracold atoms Gasenzer (KIP), Oberthaler (KIP)
5 Dynamics of quantum spin systems with long-range interactions Ultracold atoms Weidemüller (PI)
Area B: Quantum systems with strong fields
1 Precision physics in strong-field QED and limits on the time variation of fundamental constants QED, cosmology Blaum (MPIK), Crespo (MPIK), Wetterich (ITP)
2 Strong-field physics with nuclei and highly charged ions QED, nuclear physics Evers (MPIK), Keitel (MPIK), Pálffy-Buß (MPIK)
3 Quantum dynamics of strong gauge fields and condensates QCD, QED, ultracold atoms Berges (ITP), Pawlowski (ITP)
4 Cold atom gauge theories Particle physics, ultracold atoms Berges (ITP), Jendrzejewski (KIP), Oberthaler (KIP)
Area C: Phase structure, large fluctuations and quantum critical phenomena
1 Strongly correlated fermions Ultracold atoms, QCD Jochim (PI), Pawlowski (ITP), Wetterich (ITP)
2 From few to many: ultracold atoms in reduced dimensions Ultracold atoms, nuclear physics Enss (ITP), Jochim (PI)
3 Fermi-Bose mixtures with large mass ratio Ultracold atoms, condensed matter Enss (ITP), Salmhofer (ITP), Weidemüller (PI)
4 Probing the QCD phase structure with heavy quarks QCD, heavy-ion collisions Braun-Munzinger (PI), Rothkopf (ITP), Stachel (PI)
5 Flow and fluctuations in relativistic heavy ion collisions QCD, heavy-ion collisions Floerchinger (ITP), Masciocchi (PI)

Angaben gemäß § 5 TMG:

SFB1225 ISOQUANT
Philosophenweg 16/12
Institut für Theoretische Physik
D-69120 Heidelberg

Vertreten durch:

Prof. Dr. Jürgen Berges: Sprecher des Sonderforschungsbereichs

Dr. Alexander Rothkopf: Scientific Manager des Sonderforschungsbereichs

Kontakt:

Telefon: +49-6221-54 9346
Telefax: +49-6221-54 9333
E-Mail: rothkopf@thphys.uni-heidelberg.de

Verantwortlich für den Inhalt nach § 55 Abs. 2 RStV:

Prof. Dr. Jürgen Berges und
Dr. Alexander Rothkopf
Institut für Theoretische Physik
Philosophenweg 16/12
D-69121 Heidelberg

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Quelle: https://www.e-recht24.de