Dynamische Vertex-Funktionen in Vielteilchensystemen

Für einige der faszinierendsten Phänomene in der Festkörperphysik, wie etwa unkonventionelle Hochtemperatur-Supraleitung, existiert nach wie vor keine überzeugende theoretische Beschreibung. Der Grund für den Mangel an theoretischem Verständnis ist eng mit der Ursache der beobachteten, außergewöhnlichen Phänomene verbunden und liegt in der starken Wechselwirkung zwischen den Elektronen in Quantenmaterialien. Insbesondere in all jenen Festkörpern, in welchen die gegenseitige abstoßende Wechselwirkung zwischen den Elektronen nicht ausreichend abgeschirmt wird, ist die herkömmliche Bandtheorie, welche alle Elektronen unabhängig voneinander behandelt, nicht länger gültig. In diesen Fällen stehen theoretische Physiker vor der enormen Herausforderung, das Quanten-Vielelektronenproblem in seiner vollen Komplexität zu lösen. Trotz all den beeindruckenden algorithmischen Fortschritten des letzten Jahrzehnts wird ein essentieller Bestandteil des Problems, nämlich der Zwei -Teilchen-Streuprozess in Quantenmaterialien, oft vernachlässigt oder stark angenähert. In unserem Projekt planen wir essenzielle Fortschritte aktueller Herangehensweisen, indem wir nicht nur die Zwei-Teilchen- Streuprozesse explizit in unsere Vielelektronenrechnungen einbeziehen, sondern auch die intrinsischen Eigenschaften solcher Prozesse auf einer fundamentalen Ebene untersuchen. Auf diese Weise können wir einerseits die Vorhersagekraft unserer numerischen Simulationen zu Transport- und spektroskopischen Messungen in Quantenmaterialien erheblich ve rbessern und andererseits das subtile Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Fluktuationen (von elektrischer Ladung oder magnetischen und supraleitenden Eigenschaften), welche die rätselhaften Phänomene dieser Systeme antreiben, untersuchen. Die geplanten algorithmischen Entwicklungen in unserem Projekt stellen einen gewinnbringenden Fortschritt für alle in diesem Gebiet tätigen Wissenschaftler dar und das dadurch erlang te neue Verständnis über Zwei-Teilchen-Streuprozesse, einen wichtigen Schlüssel zur Erklärung einiger der am kontroversesten diskutierten Phänomene in Quantenmaterialien.