Jamal Berakdar, Dr. rer. nat.

Korrelierte Dynamik hoch-angeregter Mehrteilchen-Systeme

Habilitationsschrift zur Erlangung des akademischen Grades doctor paedagogicae habilitatus (Dr. paed. habil.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Beschlußdatum 09.07.2003

Abstract
Das Verständnis elementarer Anregungen in korrelierten Mehrteilchensystemen ist von fundamentaler Bedeutung für die Beschreibung von einer Reihe von physikalischen Prozessen und Phänomenen, wie z. B. der elektrischen Leitfähigkeit, dem Magnetismus oder dem optischen Verhalten. Die vorliegende Arbeit bietet einen Überblick über einige theoretische Methoden zur Behandlung von korrelierten elektronischen Streuprozessen in Vielteilchensystemen. Insbesondere werden Konzepte vorgestellt, die die Rolle elektroni-scher Korrelationen in endlichen Wenigteilchensystemen (wie in Atomen und Molekülen) sowie in ausge-dehnten Systemen (z.B. in großen Molekülen, Metallclustern und Oberflächen) verdeutlichen. Für endliche Systeme, die aus N korrelierten Teilchen bestehen, wird eine Methode entworfen, die die Herleitung von korrelierten Mehrteilchenwellenfunktionen ermöglicht. Weiterhin wird für endliche Systeme eine Greens-funktionsmethode eingeführt, die die Untersuchung korrelierter elektronischer Anregungen und deren thermodynamischen und kollektiven Eigenschaften erlaubt. Zur Behandlung von Ein- und Zweiteilchen-Anregung von elektronischen Systemen, wie in Festkörpern und Oberflächen, wird ein konzeptioneller Zugang entworfen und numerisch implementiert. Die numerischen Ergebnisse werden mit experimentellen Befunden verglichen und analysiert.

The understanding of elementary excitations in many-body correlated systems is of a fundamental importance for a variety of branches in physics. This work gives an overview on recent theoretical treatments of correlated electronic collisions in non-relativistic many-body systems. In particular, concepts are presented that unravel the role of electronic correlation in finite few-body (atomic) systems and large extended systems, such as large molecules, metal clusters, and surfaces. For a finite system consisting of N correlated particles a method is suggested for the derivation of correlated many body wave functions. Furthermore, a Green's function concept is introduced to investigate correlated electronic excitations as well as to trace down effects related to the thermodynamic and to the collective behaviour of finite systems. For the treatment of one and two-particle excitations in extended electronic systems, such as in solids and surfaces, the Green's function method as developed in field theory is utilized and a procedure is presented for the numerical calculations of the single and the two-particle Green's functions. The predictions of the theoretical concepts are contrasted with available experimental findings.

Keywords:
Mehrteilchensysteme, elektronische Korrelationen, kollektive Anregung, Zwei-teilchenanregung, Greensfunktion, atomare Streuung, Oberflächenstreuung, elektronische Bandstruktur, Photoemission, Doppelphotoemission

many-body systems, electronic correlation, collective excitations, two-particle excitations, Greenís function, atomic collisions, surface scattering, electronic band structure, photoemission, double photoemission

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Abstract (1-4)
1 Einleitung (5-8)
2 Wechselwirkende Mehr-Teilchen-Systeme im äußeren Potential (9-14)
3 Greensfunktionstheorie endlicher Systeme (15-20)
4 Kollektive Antwort und kurz-reichweitige Dynamik (21-24)
5 Die Quantenfeldmethoden: Konzepte und Anwendungen (25-40)
6 Zusammenfassung und Ausblick (41-42)
Literaturverzeichnis (43-46)
7 Auswahl eigener Arbeiten als Anhang (47-49)
Anhang: Eigene Veröffentlichungen