Consortional main: Investigation of fundamental problems of phase transitions and symmetry breaking phases  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
77534
Type K
Principal investigator Patkós, András
Title in Hungarian Konzorcium, fő p.: Alapvető kérdések vizsgálata a fázisátalakulások és szimmetriasértő fázisok elméletében
Title in English Consortional main: Investigation of fundamental problems of phase transitions and symmetry breaking phases
Keywords in Hungarian funkcionális kvantumtérelméleti módszerek, sérült szimmetriájú fázisok, kvantum gázok, univerzalitás
Keywords in English functional methods of QFT, broken symmetry phase, quantum gases, universality
Discipline
Physics (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Statistical physics
Panel Physics 1
Department or equivalent Department of Atomic Physics (Eötvös Loránd University)
Participants Csordás, András
Szép, Zsolt
Szépfalusy, Péter
Starting date 2009-09-01
Closing date 2013-08-31
Funding (in million HUF) 4.900
FTE (full time equivalent) 6.09
state closed project
Summary in Hungarian
A javasolt kutatások célja a kvantumtérelméletek és a soktest-probléma elméletek néhány, egymással kölcsönhatásban álló alapvető kérdésének megválaszolása. A partnerek korábbi eredményes közös kutatásai, a korábbi junior tagok jelentős mobilitása a két intézet között alapozza meg a kutatás konzorciális formáját.

A relativisztikus kvantumtérelméletekben a szimmetriatulajdonságokat korrektül visszaadó önkonzisztens közelítések, a renormalizálhatóság eljárásának kiterjesztett értelmezése részleges felösszegzésekre, valamint a gyengén kölcsönható mértékelméletek skála szerint szétválasztható, a HTL-közelítést meghaladó felösszegzett megoldásának megtalálása a három legfontosabb célkitűzésünk.
A kvantumgázok jelenségkörében a csapdázott fermionok univerzális jellemzésének kiterjesztése, a pszeudopotenciál módszer alkalmazhatóságának értékelése, valamint a BCS jellegű alapállapot konstrukciója magas spinű részecskékre adják kutatásaink prognosztizálható fő irányait.
A kutatás sikerességének módszerbeli feltétele a funkcionális térelméleti módszerek továbbfejlesztése, a numerikus megoldási és szimulációs technikák alkalmazása. A projekt sajátos vonása európai és egyesült államokbeli vezető szakemberekkel meglévő együttműködésünk és számos egyetemi hallgató és doktorandusz bevonása, továbbá a konzorciális partnerek tudásának kölcsönös hasznosítása.

A konzorcium kutatásai révén általános módszereket fejlesztünk és azokat konkrét rendszerekben alkalmazva előre lépünk a szimmetriasértő fázisok közötti folytonos fázisátalakulások dinamikájának, továbbá az egyensúlyi és nemegyensúlyi rendszerek fázisátalakulásai kapcsolatának megismerésében.
Summary
The goal of the proposed research project is to find answers to a few fundamental questions of common interest in relativistic quantum field theories and in non-relativistic many-body theories. Earlier successful collaboration between consortial partners, significant mobility of former junior members of the team between the participating institutions provides solid basis for the planned consortial cooperation.

In relativistic field theories construction of self-consistent approximations correctly reflecting the symmetry properties of the underlying theory, extended schemes of renormalisation applicable in resummed approximations, and going beyond the HTL-approximation in the hierarchically resummed solutions of weakly coupled gauge theories represent the three most important research directions we shall follow. In phenomena related to quantum gases the extension of the universal characterisation of trapped fermions, the assessment of the applicability of pseudo-potential methods and the BCS-description of the superconducting ground state of higher spin particles can be foreseen as most promising research directions in the near future. Valuable contributions to the further development of functional methods of quantum field theory and application of numerical methods of simulation are methodological conditions to the success of the project. Important characteristics of the project is our intensive cooperation with leading international centres active in these fields. We involve a number of advanced level university students and expect mutual profit from the complementary expertise of the consortial partners.

By the consortial cooperation we develop general methods, and by applying them to the invetigation of specific systems we make progress in the exploration of the dynamics of continuous phase transitions, of the broken symmetry phases and of the relation of phase transitions in thermal equilibrium to nonequilibrium transitions.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A következő területeken értünk el jelentős eredményeket: A kvantum-térelmélet funkcionális módszereinek fejlesztése (HTL felösszegzés és 2PI-közelítés két-hurok szintig, nagy-N NLO közelítés, egzakt renormalizációs csoport egyenletek alkalmazásai); Kvantum gázok tulajdonságai (gradiens korrekciók és pszeudo-potenciál elmélet kiterjesztése csapdázott Fermi gázra, Bose-kondenzált gázok üregrezonátorokban végbemenő fázisátalakulásai); Fázisátalakulások és dinamikai folyamatok nem-egyensúlyi rendszerekben (kvantum kvencs dinamikájának összevetése kváziklasszikus tárgyalás eredményeivel transzverz terű Ising és XY-modelben; d-dimenziós felületnövekedési modellek leképezése bináris rácsgáz modellekre, hatékony szimulációk extrém nagy rendszereken, becslés a Kardar-Parisi-Zhang egyenlet univerzalitási osztályaira; hálózatok dinamikus skálaviselkedése: Griffiths fázisok kimutatása) Rendezetlen klasszikus és kvantumrendszerek fázisátalakulásai (hatékony algoritmus kifejlesztése az erős rendezetlenségi renormalizációs csoport alkalmazására; részecske diffúzió kvázi-egydimenziós rendezetlen közegben, párpotenciállal kölcsönható részecskék rendeződése) Kvantumállapotok összefonódásának következményei (öszefonódási entrópia nem-egyszeresen összefüggő alrendszerre, pion bomlásban keletkező pár összefont hullámcsomagjának profilja) Számszerű eredmények: 57 IF-es cikk, összesített IF: 181,851, 3 PhD-fokozat, 1 MTA-doktori cím.
Results in English
The following significant results were obtained: Development of the functional methods of QFT (HTL resummation and 2PI approximation with two loop accuracy; large-N approximation at NLO; applications of the exact renormalisation group equations) Characterisitics of quantum gases (gradient corrections and extension of the pseudo-potential theory to trapped Fermi gases; phase transitions of Bose condensed gases in cavities) Phase transitions and dynamical processes in out-of-equilibrium systems (comparison of the effects of quantum quench with semiclassical results for transverse Ising and XY models; mapping of d-dimensional surface growth models on binary lattice gases, efficient simulation of extreme large systems, estimation of the universality classes of the Kardar-Parisi-Zhang equation; dynamical scaling behavior of networks; observation of Griffith phases) Phase transitions of disordered classical and quantum systems (development of efficient simulation algorithm for the application of the strong disorder renormalisation group; particle diffusion in quasi-onedimensional disordered medium; spatial ordering of particles interacting with pair potential) Consequences of quantum entanglement (entanglement entropy for non-simply connected subsystems; wave packet evolution of an entangled pair emerging from pion decay) Summary: 57 peer reviewed papers, total IF: 181.851; 3 PhD-degree, 1 Doctor of HAS title
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=77534
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kovács István (12/8): Infinitely disordered critical behavior in higher dimensional quantum systems, ELTE PhD disszertáció, 105 oldal, 2012
Roósz Gergő (12/8a): Kváziperiodikus kvantum Ising-modell nem egyensúlyi relaxációja, Szakdolgozat, ELTE TTK fizikus szak, 2012
Sinkovicz Péter (12/13a): Alkáli-atomokon megjelenő spin-folyadék fázis véges hőmérsékletű leírása., Szakdolgozat, ELTE TTK fizikus szak, 2012
A.Csordás, G.Homa, P.Szépfalusy (12/17): Calculation of the even-odd energy difference in superfluid Fermi systems using the pseudopotential theory, EPL,97(2012)37005 (5 oldal), 2012
Farkas Ádám [12/17a]: Szuperfolyékony Fermi-gázok vizsgálata, ELTE fizikus MSc szakdolgozat, 54 oldal, 2012
G. Szirmai (13/11): Critical velocity of antiferromagnetic spin-1 Bose-Einstein condensates at finite temperature, The European Physical Journal Special Topics, 217, pp 189-195, 2013
I. A. Kovács, F. Iglói and J. Cardy (13/12): Corner contribution to percolation cluster numbers, Phys. Rev. B 86, 214203,1-6 (2012), 2012
F. Iglói, G. Roósz, and Y.-C. Lin (13/13): Nonequilibrium quench dynamics in quantum quasicrystals, New J. Phys. 15, 023036,1-20 (2013), 2013
I. A. Kovács and F. Iglói (13/14): Boundary critical phenomena of the random transverse Ising model in D 2 dimensions, Phys. Rev. B 87, 024204,1-7 (2013), 2013
J-Ch. Anglès d'Auriac, and F. Iglói (13/15): Locally self-similar phase diagram of the disordered Potts model on the hierarchical lattice, Phys. Rev. E 87, 022103,1-7 (2013), 2013
A. Suto and P. Szepfalusy (13/10): Condensation of quasiparticles and density modulation beyond the superfluid critical velocity, arXiv:1305.5097 [cond-mat.quant-gas] (elbírálás alatt), 2013
G. Markó, U. Reinosa, Zs. Szép, (13/1): Broken Phase Effective Potential in the Two-Loop Φ-Derivable Approximation and Nature of the Phase Transition in a Scalar Theory, Phys.Rev. D 86 (2012) 085031, 2012
G. Markó, U. Reinosa, Zs. Szép (13/2): Thermodynamics and phase transition of the O(N) model from the two-loop Φ-derivable approximation, Phys. Rev. D 87 (2013) 105001, 2013
Markó Gergely (12/3): Description of the chiral phase transition with self-consistent Green's functions, ELTE Fizikai Intézet, 2013
Patkos András (13/4): Invariant formulation of the Functional Renormalisation Group method for $U(n)\times U(n)$ symmetric matrix models, Mod. Phys. Lett. A 27 (2012) 1250212, 2012
A. Jakovac, A.Patkós(13/5): Local Potential Approximation for the RG-flow of fermionic field theories, Phys. Rev. D88:065008 (10 oldal), 2013
J. Kelling, G. Ódor, M. F. Nagy, H. Schulz and K -H. Heinig, (13/6): Comparison of different parallel implementations of the 2+1-dimensional KPZ model and the 3-dimensional KMC model,, The European Physical Journal – Special-Topics, 210, 175-187, 2012
Géza Ódor (13/7): Slow dynamics of the contact process on complex networks, EPJ Web of Conferences 44, 04005 (2013), 2013
Géza Ódor (13/8): Rare regions of the susceptible-infected-susceptible model on Barabási-Albert networks, Phys. Rev. E 87, 042132 (2013),, 2013
Géza Ódor (13/9): Spectral analysis and slow spreading dynamics on complex networks, Phys. Rev. E88:032109 (2013), 2013
I. A. Kovács and F. Iglói (11/10): Renormalization group study of random quantum magnets, J. Phys.: Condens. Matter 23, 404204, 2011
H. Rieger, F. Iglói (12/2): Semi-classical theory for quantum quenches in finite transverse Ising chains, Phys. Rev. B 84, 165117 (2011), 2011
I. A. Kovács, F. Iglói (12/3): Universal logarithmic terms in the entanglement entropy of 2d, 3d and 4d random transverse-field Ising models, EPL 97, 67009, 2012
F. Iglói, Zs. Szatmári, Y.-C. Lin (12/4): Entanglement entropy dynamics of disordered quantum spin chains, Phys. Rev. B 85, 094417, 2012
B. Blaß, H. Rieger, F. Iglói (12/5): Quantum relaxation and finite size effects in the XY chain in a transverse field after global quenches, EPL 99, 30004, 2012
Juhász R., Ódor G., Castellano C., Munoz M.A. (12/6): Rare-region effects in the contact process on networks, Phys. Rev. E 85 066125, 2012
Ódor G, R. Pastor-Satorras (12/7): Slow dynamics and rare-region effects in the contact process on weighted tree networks, Phys. Rev. E 86, 026117, 2012
Juhász R., Ódor G (12/9): Anomalous coarsening in disordered exclusion processes, J. Stat. Mech. P08004, 2012
Kelling J. , Ódor G (12/10): Extremely large-scale simulation of a Kardar-Parisi-Zhang model using graphics cards, Phys. Rev. E 84, 061150, 2011
D. Nagy, G. Szirmai, and P. Domokos (12/11): Critical exponent of a quantum-noise-driven phase transition: The open-system Dicke model, Physical Review A, Vol. 84, 043637 (7 oldal), 2011
A. Zamora, G. Szirmai, M. Lewenstein (12/12): Layered quantum Hall insulators with ultracold atoms, Physical Review A, Vol. 84, 053620 (6 oldal), 2012
G. Szirmai, and P. Szépfalusy (12/13): Three-fluid hydrodynamics of spin-1 Bose-Einstein condensates, Physical Review A, Vol. 85, Pages: 053603 (9 oldal), 2012
G. Konya, D. Nagy, G. Szirmai, P. Domokos (12/14): Finite-size scaling in the quantum phase transition of the open-system Dicke model, Physical Review A, Vol. 86, Pages: 013641 (11 oldal), 2012
Gergely Markó, Urko Reinosa, Zsolt Szép (12/15): Broken phase effective potential in the two-loop Phi-derivable approximation and nature of the phase transition in a scalar theory, Phys.Rev. D (nyomdában), 2012
G. Fejos, A. Patkos (12/16): Finite temperature symmetry restoration in the U_L(3)xU_R(3) linear sigma model from a large-n approximation, Phys.Rev.D85:117502, 2012
G. Markó, Zs. Szép(10/7): Influence of the Polyakov loop on the chiral phase transition in the two flavor chiral quark model, Physical Review D82, art. number: 065021, 2010
G. Szirmai, D. Nagy, P. Domokos(10/8): Quantum noise of a Bose-Einstein condensate in an optical cavity,, Phys. Rev. A 81:043639, 2010
Ódor G, Liedke B. and Heinig K-H(10/11): Directed d-mer diffusion describing the Kardar-Parisi-Zhang-type surface growth, Phys. Rev. E 81 031112-1, 031112-5, 2010
Ódor G, Liedke B. and Heinig K-H(10/12): Surface pattern formation and scaling described by conserved lattice gases, Phys. Rev. E 81 051114, 2010
Ódor G, Dickman R(10/3): On the absorbing-state phase transition in the one-dimensional triplet creation model, J. Stat. Mech. P08024, 2009
F. Iglói, L. Turban(10/1): Disordered Potts model on the diamond hierarchical lattice:Numerically exact treatment in the large-q limit, Phys. Rev. B 80, 134201, 2009
I. A. Kovács and F. Iglói(10/2): Critical behavior and entanglement of the random transversefield Ising model between one and two dimensions, Phys. Rev. B 80, 214416, 2009
F. Iglói and I. Peschel(10/5): On reduced density matrices for disjoint subsystems, EuroPhysics Lett. (EPL) 89, 40001, 2010
R. Juhász and F. Iglói(10/13): Anomalous diffusion in disordered multi-channel systems, J. Stat. Mech. P03012, 2010
I. A. Kovács and F. Iglói(10/9): Renormalization group study of the two-dimensional random transverse-field Ising model, Phys. Rev. B 82, 054437, 2010
M. Karsai, J-Ch. Anglès d’Auriac, and F. Iglói(10/10): Interface mapping in two-dimensional random lattice models, J. Stat. Mech. P08027, 2010
Munoz M.A., Juhász R., Castellano C., Ódor G.(11/5): Griffiths phases on complex networks, Phys. Rev. Lett. 105 128701-1-4, 2010
Ódor G, Juhász R., Castellano C, Munoz M. A(11/6): Griffiths phases in the contact process on complex networks, AIP Conf. Proc. 1332, Melville, New York pp. 172-178, Non-equilibrium Statistical Physics Today, Proc. of the 11th Granada Seminar on Computational and Statistical Phy, 2011
Henrik Schulz, Geza Odor, Gergely Odor, Mate Ferenc Nagy(11/8): Simulation of 1+1 dimensional surface growth and lattices gases using GPUs, Computer Physics Communications 182 pp.1467-1476, 2011
F. Iglói, M. Pleimling, and L. Turban(11/13): Nonequilibrium phase transition in a driven Potts model with friction, Phys. Rev. E 83, 041110-1-11, 2011
I. A. Kovács and F. Iglói(11/9): Infinite disorder scaling of random quantum magnets in three and higher dimensions, Phys. Rev. B 83, 174207-1-5, 2011
F. Iglói and H. Rieger(11/12): Quantum relaxation after a quench in systems with boundaries, Phys. Rev. Lett. 106, 035701-1-4, 2011
P. Lajkó and F. Iglói(11/14): Numerical study of the critical behavior of the Ashkin-Teller model at a line defect, J. Stat. Mech. P05025-1-11, 2011
U. Divakaran, F. Iglói, H. Rieger (12/1): Non-equilibrium quantum dynamics after local quenches, J. Stat. Mech. P10027 (2011), 2011
G. Szirmai, E. Szirmai, A. Zamora and M. Lewenstein(11/15): Gauge fields emerging from time-reversal symmetry breaking for spin-5/2 fermions in a honeycomb lattice, Phys. Rev. A 84, 011611(R)-1-4 (2011), 2011
Sütő A(11/3): Ground state at high density, Commun. Math. Phys. 305 657-710, 2011
Sütő A.,(11/4): Superimposed particles in 1D ground states,, J. Phys. A: Math. Theor. 44 035205-1-7, 2011
A. Csordás, O. Almásy, P. Szépfalusy(11/1): Gradient corrections to the local-density approximation for trapped superfluid Fermi gases, Physical Review A 82, 063609, 2010
Homa Gábor(11/2): Szuperfolyékony kvantumgázok tulajdonságai, Szakdolgozat, ELTE TTK fizikus szak, 2011
G. Fejős and Zs. Szép(11/16): Broken symmetry phase solution of the Phi^4 model at two-loop level of the Phi-derivable approximation, Phys. Rev. D84:056001, 2011
G. Fejős and A. Patkós(11/17): , Spontanously broken ground states of the U(n)xU(n) linear sigma model at large n, Phys. Rev. D84:036001, 2011
G. Fejős(11/18): Resummed perturbative series of scalar quantum field theories in two-particle-irreducible formalism, ELTE PhD-disszertáció, 137 old. (2011. augusztus), 2011
B. Meszéna and A. Patkós(11/19): On the evolution of an entangled lepton-neutrino pair, Mod. Phys. Lett. A26 pp.1-7, 2011
B. Meszéna and A. Patkós(11/20): Production and propagation of an entangled lepton-neutrino pair,, in Gribov-80 Memorial Volume, Quantum Chromodynamics and Beyond, 2011
A. Jakovác és Zs. Szép,(11/21): Strange mass dependence of the tricritical point in the U(3)_L x U(3)_R chiral sigma model, Phys. Rev. D82:125038, 2011
G. Markó and Zs. Szép(11/22): The effect of the Polyakov loop on the chiral phase transit, EPJ Web of Conferences Vol. 13 (2011) 02003 (8 oldal). Proceedings of the HCBM 2010 – International Workshop on Hot and Cold Baryonic Matter, Budapest, Hungary, August 15, 2011
Ódor G, Liedke B. Heinig K-H(11/7a): Understanding surface patterning by lattice gas models,, Advances in Nanofabrication: From Lithography to Ion-Beam Sputtering, pp. 259-296, Eds: T. Som, D. Kanjilal, Y. Huang, Pan Stanford Inc. (ISBN 978-981-4303-75-0 ), 2011
Ódor G, Liedke B. Heinig K-H, Kelling J(11/7b): Ripples and dots generated by lattice gases, Appl. Surf. Sci. 258, 4186-4190, 2012
E. Mottola, Zs. Szép(10/4): Systematics of High Temperature Perturbation Theory: The Two-Loop Electron Self-Energy in QED, Physical Review D81, art. number: 025014, 2010
G. Fejős, A. Patkós(10/6): A Renormalized large-n solution of the U(n) x U(n) linear sigma model in the, Physical Review D82, art. number: 045011, 2010



Back »