Theoretische Physik mit dem Schwerpunkt komplexe Fluide

Postdoc (SFB 910)

Dr.

Johannes Schmidt

Postdoc (SFB 910)

j.schmidt.1@tu-berlin.de

+49 30 314 24474

Einrichtung Institut für Theoretische Physik
Sekretariat EW 7-1
Gebäude EW
Raum EW 279

Forschungsinteressen

Meine Forschungsinteressen sind die universalen Eigenschaften dynamischer Systeme fern vom Gleichgewicht.

Die präzise Beschreibung vieler in der Natur auftauchender komplexer System würde so viele Freiheitsgrade benötigen, dass es unmöglich wäre, alle von ihnen zu berücksichtigen. Universalität, welche durch die Untersuchung spezieller Systeme und einfacher Modelle etabliert wurde, meint, dass die Eigenschaften des Systems nicht von Details, wie zum Beispiel der genauen Art der Interaktionen, abhängen. Daher erlaubt uns Universalität, geeignete Variablen und einfachere zugrundeliegende Mechanismen zu identifizieren, welche essentiell für das Verständnis von Beobachtungen in realen Systemen sind.

Da Nichtgleichgewichts-Zustände einfacher zu behandeln sind und trotzdem anomale Transporteigenschaften aufweisen, ist ein möglicher Ansatzpunkt für die Identifikation zugrundeliegender Mechanismen allgemeiner Nichtgleichgewichts-Phänomenen, die Untersuchung universalen Verhaltens in stationären Nichtgleichgewichts-Zuständen.

Im Rahmen meiner Doktorarbeit habe ich an der Identifikation dynamischer Universalitätsklassen in eindimensionalen getriebenen diffusiven Systemen fern vom Gleichgewicht mit mehreren Erhaltungsgrößen gearbeitet. Mit der Moden-Kopplungs-Theorie für nichtlinear-fluktuierende Hydrodynamik haben wir herausgefunden, dass alle realisierbaren dynamischen Exponenten (z) Verhältnisse benachbarter Fibonacci-Zahlen (1,1,2,3,5,8,…) sind. Dies beinhaltet die diffusive (z=2/1) und super-diffusive Kardar-Parisi-Zhang (z=3/2) Klasse als Spezialfälle. Zusätzlich zur analytischen Herangehensweise, habe ich Monte Carlo Simulationen durchgeführt um die Ergebnisse zu bestätigen. Hierbei ist zu beachten, dass die super-diffusive Ausbreitung von Dichtefluktuationen nicht nur ein eindimensionaler Effekt ist. Die Lösung der zweidimensionalen nichtlinear-fluktuierenden hydrodynamischen Gleichungen unter Benutzung der Moden-Kopplungs-Theorie zeigt: Die Diffusionskonstante in Richtung der treibenden Kraft divergiert in der Zeit mit ln(t)^{2/3}. Unter Benutzung verschiedener Reduktionsmethoden waren wir in der Lage ein optimales Modell zu designen, welches die erste numerische Verifikation dieser super-diffusiven Ausbreitung liefert.

Methoden:
Large Deviation, Microscopic Fluctuation Theory, Nonlinear Fluctuation Hydrodynamics, Mode Coupling Theory, Advanced Monte Carlo Methods, Bayesian Statistics, Scaling approaches 

Publikationen

  • Exact Anomalous current fluctuations in a deterministic interacting model
    Ziga Krajinik, Johannes Schmidt, Enej Ilievski, Tomaz Prosen
    Accepted for publication in Physical Review Letters
    ArXiv: 2201.05126

  • A lattice Gas Model for Generic One-Dimensional Hamiltonian
    Johannes Schmidt, Gunter M. Schütz, Henk van Beijeren
    DOI: 10.1007/s10955-021-02709-1
    ArXiv: 2011.02940
     
  • Kardar-Parisi-Zhang Universality of the Nagel-Schreckenberg Model 
    Jan de Gier, Andreas Schadschneider, Johannes Schmidt, Gunter M. Schütz
    DOI: 10.1103/PhysRevE.100.052111
    ArXiv: 1907.00636
     
  • Height distribution tails in the Kardar-Parisi-Zhang equation with Brownian initial conditions 
    Baruch Meerson, Johannes Schmidt 
    DOI: 10.1088/1742-5468/aa8c12 
    ArXiv: 1707.00662
     
  • Logarithmic superdiffusion in two dimensional driven lattice gases
    Joachim Krug, Robert A. Neiss, Andreas Schadschneider, Johannes Schmidt
    DOI: 10.1007/s10955-018-1995-z
    ArXiv: 1711.03728
     
  • Spin-helix states in the XXZ-spin chain with strong dissipation 
    Vladislav Popkov, Johannes Schmidt, Carlo Presilla 
    DOI: 10.1088/1751-8121/aa86cb 
    ArXiv: 1703.08233
     
  • Targeting pure quantum states by strong noncommutative dissipation 
    Vladislav Popkov, Carlo Presilla, Johannes Schmidt 
    DOI: 10.1103/PhysRevA.95.052131 
    ArXiv: 1702.00287
     
  • Exact scaling solution of the mode coupling equations for non-linear fluctuating hydrodynamics in one dimension 
    Vladislav Popkov, Andreas Schadschneider, Johannes Schmidt, Gunter M. Schütz 
    DOI: 10.1088/1742-5468/2016/09/093211 
    ArXiv: 1608.03267
     
  • Fibonacci family of dynamical universality classes 
    Vladislav Popkov, Andreas Schadschneider, Johannes Schmidt, Gunter M. Schütz 
    DOI: 10.1073/pnas.1512261112 
    ArXiv: 1505.04461
     
  • Universality classes in two-component driven diffusive systems
    Vladislav Popkov, Johannes Schmidt, Gunter M. Schütz 
    DOI: 10.1007/s10955-015-1241-x
    ArXiv: 1410.8026
     
  • When is a bottleneck a bottleneck?
    Andreas Schadschneider, Johannes Schmidt, Vladislav Popkov
    ISBN: 978-3-319-33482-0
    ArXiv: 1512.02626
     
  • Defect-induced phase transition in the asymmetric simple exclusion process 
    Johannes Schmidt, Vladislav Popkov, Andreas Schadschneider 
    DOI: 10.1209/0295-5075/110/20008 
    ArXiv: 1504.04652
     
  • Non-KPZ modes in two-species driven diffusive systems
    Vladislav Popkov, Johannes Schmidt, Gunter Schütz
    DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.200602
    ArXiv: 1312.5920​​​​​

Abschlussarbeiten

Doktorarbeit:
Universal Behavior of Driven Diffusive Lattice Gases 
URL: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/7131