Los físicos de la Universidad de Bayreuth se encuentran entre los pioneros internacionales de la teoría del poder funcional. Este nuevo enfoque hace posible por primera vez describir con precisión la dinámica de los sistemas de muchas partículas a lo largo del tiempo. Las partículas pueden ser átomos, moléculas o partículas más grandes invisibles para los humanos. La nueva teoría generaliza la teoría funcional de densidad clásica, que solo se aplica a sistemas de muchas partículas en equilibrio térmico. En Revisiones de física moderna , un equipo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Matthias Schmidt presenta las características básicas de la teoría, que fue significativamente desarrollada y elaborada en Bayreuth.

Un sistema de muchas partículas está en equilibrio térmico cuando la temperatura en su interior está equilibrada y no se producen flujos de calor. Esto no significa necesariamente que el sistema se encuentre en un estado rígido de reposo. Algunos sistemas de muchas partículas también se pueden comparar con una máquina de sorteo de lotería, que gira a una velocidad constante. Las bolas tienen mucha libertad de movimiento y saltan de forma desordenada. En un sistema fluido de muchas partículas, las partículas se empaquetan considerablemente más densamente que en el tambor, razón por la cual chocan constantemente entre sí en distancias e intervalos de tiempo cortos. Las propiedades esenciales de tales sistemas se pueden describir de forma completa y precisa con la teoría funcional de la densidad, siempre que se proporcione un equilibrio térmico del sistema.

En el caso de la máquina de sorteo de lotería, este equilibrio se pierde tan pronto como la rotación uniforme se ralentiza gradualmente y la cámara se invierte. Luego, las bolas con los números ganadores ruedan sobre un riel dentro de la cámara y finalmente son expulsadas. Para registrar tales procesos con precisión y sin lagunas, se necesita la teoría del funcional de potencia:traduce la suerte de los ganadores al lenguaje de la física.

"La teoría clásica del funcional de la densidad es una teoría muy profunda y al mismo tiempo estéticamente atractiva. Es capaz de describir y relacionar los procesos a menudo muy complejos que tienen lugar en un sistema durante el equilibrio térmico. Estos procesos incluyen, por ejemplo, transiciones de fase, cristalizaciones o fenómenos como la hidrofobicidad, que se produce cuando las superficies o las partículas evitan el contacto con el agua. A menudo, estos procesos son de gran relevancia tecnológica o biológica. La elegancia y el poder de la teoría funcional de la densidad nos ha estimulado en Bayreuth durante el pasado. diez años para buscar formas de hacer que los sistemas de muchas partículas en desequilibrio térmico sean accesibles a una descripción física igualmente precisa y elegante. Los socios de investigación de la Universidad de Friburgo en Suiza han contribuido a esta búsqueda con estudios importantes. Por ejemplo, nuestros esfuerzos conjuntos han resultó en la teoría funcional de la potencia, que extiende la teoría funcional de la densidad a los procesos dependientes del tiempo", informa Prof. Dr. Matthias Schmidt, titular de una cátedra de física teórica en la Universidad de Bayreuth. + Explora más

Teoría funcional de la densidad en estado estacionario