Statistische Mechanik und Thermodynamik besser begreifen

Theoretische Physiker der Freien Universität Berlin veröffentlichen Studie zum besseren Verständnis beider Felder. Wissenschaftler der Freien Universität Berlin haben eine neue Erklärung für die zentrale Rolle von kanonischen Gesamtheiten in der Statistischen Mechanik geliefert; der Begriff bezeichnet eine besondere Klasse von Zuständen physikalischer Systeme. Sie sind deshalb von besonderem Interesse, weil mithilfe von ihnen die Gesetze der klassischen Thermodynamik aus den Gesetzen der Statistischen Mechanik hergeleitet werden können; erklärbar sind somit viele makroskopische Eigenschaften, etwa von Gasen und Festkörpern auf der Basis ihrer mikroskopischen Bausteine - das heißt auf Basis einzelner Atome und Moleküle. Das Forscherteam um Jens Eisert vom Fachbereich Physik der Freien Universität konnte zeigen, dass kanonische Gesamtheiten als natürliche Beschreibung von Systemen auftreten, deren genauen mikroskopischen Zustand man nur unvollständig kennt. Durch diese Einsicht lässt sich die enge Verbindung zwischen Statistischer Mechanik und Thermodynamik neu verstehen. Die Ergebnisse wurden im renommierten Fachjournal Nature Communications veröffentlicht. Von den Erkenntnissen erhoffen sich die Wissenschaftler in erster Linie neue Einsichten über die Grundlagen der Thermodynamik, aber möglicherweise auch Anwendungen in den Quanten-Technologien.