Preisträger 2024: Dr. Cai Dieball
Non-equilibrium Statistical Mechanics Studied Through the Lens of Stochastic Calculus
Die mikroskopische Welt der Atome und Moleküle ist in ständiger Bewegung, was sich auf der makroskopischen Skala als eine Temperatur äußert. Aufgrund von Zusammenstößen mit Molekülen in thermischer Bewegung unterliegen viele kleine Systeme einer zufälligen Dynamik, bekannt als Brownsche Bewegung. Allgemeiner wird diese Bewegung durch die Langevin-Gleichung beschrieben, die zugleich eine Grundlage für die Untersuchung der Thermodynamik stochastischer Systeme fern vom Gleichgewicht bildet.
Die Doktorarbeit von Cai Dieball untersucht die Eigenschaften dieser stochastischen Dynamik entlang einzelner Trajekotrien aus der Sicht mathematischen Physik. Dabei wird zentral das mathematische Konzept der stochastischen Analysis genutzt, welches die direkte Beschreibung fluktuierender Trajektorien erlaubt. Dieser Ansatz offenbart neue Ergebnisse über die Statistik von zeitlich gemittelten Observablen, die thermodynamische Unschärferelation und die Entropieproduktion in stochastischen Systemen. Darüber hinaus wird eine Asymmetrie zwischen Abkühlen und Erwärmen fern vom thermischen Gleichgewicht untersucht und in einer experimentellen Zusammenarbeit nachgewiesen.