Matematisk fysik

Avdelningens profil

Avdelningen för matematisk fysik tillämpar generella metoder från teoretisk fysik inom en brett spektrum av moderna vetenskapsområden. Forskningsaktiviteterna spänner över ämnen som nanovetenskap, teori för atomkärnan, fasta tillståndets teori, icke-linjära fenomen och andra relaterade vetenskapsområden. Speciell vikt läggs vid kvantmekaniska effekter, men också elektrodynamiska och termodynamiska egenskaper är centrala. Generellt så står den teoretiska forskningen i nära kontakt med den experimentella utvecklingen.

Forskning

Kärnstrukturteori  har en lång historia som sträcker sig hela vägen tillbaka till S.G. Nilsson, Nilssonmodellens upphovsman. Den nuvarande forskningen är fokuserad på atomkärnor med extrema egenskaper, extrema värden på rörelsemängdsmomentet eller isospinnet, t.ex en neutron-proton kvot som är mycket olik den i stabila kärnor. Stora delar av forskningen är av tradition utförd i samarbete med grupper för experimentell kärnstruktur både i Lund och internationellt. En forskningsmässig höjdpunkt är de så kallade triaxiella superdeformerade banden. Tolkningen av sådana band, nyligen observerade i 157,158Er, beskrevs 2007 som 'en ny klass av mångpartikelsymmetrier som beskriver kärnor vid en fasövergång'  i DOE/NSFs långtidsplan. Andra styrkepunkter är studier av superdeformerade och terminerade band i nära samarbete med gruppen för experimentell kärnstruktur vid Lunds universitet, och utforskningen av konsekvenserna av kaos i atomkärnan.

Elekronstruktur och exitationer  utgör ett centralt forskningsområde inom den kondenserade materiens fysik, både experimentellt och teoretiskt. I Lund startade forskningen inom detta område 1972 när L. Hedin, GW-approximationens upphovsman, rekryterades. Hans metod har blivit standard när man skall hantera exitationer i verkliga system. Metoderna tillämpas för närvarande för analys av data från fotoemissionsspektroskopi, som energinivåskift mätta vid avdelningen för synkrotronljusfysik. Dessutom så arbetar gruppen aktivt på formuleringen av kvantdynamik baserad på tidsberoende täthetsfunktionalteori, en approach som har potential att revolutionera den kvantitativa beskrivningen av transport genom växelverkande system.

Nanovetenskap  handlar om kontroll av materia på atom- och molekylskala, i nanometerområdet, och tillverkningen av nanometerstora system med ett stort antal olika användningsområden. Ofta så domineras nanosystemens egenskaper av kvantmekaniska effekter och pågående forskning vid avdelningen fokuserar på samspelet mellan växelverkan och kvantmekaniska korrelationer. Ett område är de komplexa rumsliga och dynamiska strukturererna hos mångpartikelsystem som återfinns både i kvantprickar och atomfällor. En betydande del av forskningen handlar om analogier mellan å ena sidan roterande kvantsystem  och å andra sidan magnetfält och kvanthalleffekten. Detaljerade beräkningar visar hur virvelstrukturer uppstår i kvantprickar och atomfällor, där fundamentala likheter mellan system av fermioner och bosoner kan ses även vid mycket låga temperaturer. Ett annat viktigt område är transport genom nanosystem med en direkt koppling till experiment vid avdelningen för fasta tillståndets fysik. Här beror Coulombblockadeffekterna på detaljer hos mångpartikelväxelverkan. Möjligheten att rumsligt separera transportkanaler i nanosystem ger också möjlighet till nya metoder för kvantinformation baserad på orbital sammanflätning av elektroner, där viktiga bidrag har lämnats av forskare inom avdelningen.

Till Matematisk fysiks webbplats

• Utskriftsversion