Theoretische Physik der kondensierten Materie und Quantendynamik

Die Physik der kondensierten Materie behandelt Phänomene auf Energieskalen die viel kleiner als mikroskopisch sind. Etwa ist die kinetische Energie von Elektronen in Material vergleichbar mit Temperaturen über 10 000°, also viel höher als Raumtemperatur. Auf diesen makroskopischen Energieskalen verhalten sich Systeme aus vielen interagierenden Partikeln oft in einer qualitativ anderen Weise. Dies führt zu sogenannten emergenten Phänomenen. Zum Beispiel können Niedrigenergie Anregungen, die aus einem „koherenten Tanz“ von Elektronen die mit einem Kristallgitter oder sich selbst interagieren, entstehen, Elektronen nicht ähneln. Im berühmten Beispiel der Kohlenstoff Einzelschicht, Graphen, verlieren Elektronen ihre Masse während sie sich am Kristallgitter streuen und verhalten sich wie relativistische Fermione. In Supraleitern paaren sich Elektronen miteinander. Das führt zu emergenten quantum-koheränten Kondensaten von Kupferpaaren, die einen elektronischen Strom ohne Widerstand leiten können.

Während wir die Naturgesetze mikroskopisch nicht ändern können, ist eines der Ziele der Physik der kondensierten Materie die mögliche Palette an emergentem Verhalten zu erkunden und zu erweitern. Meine Forschung konzentriert sich darauf, neue emergente Physik in Quantensystem aufzudecken.

Eine Richtung meiner Forschung betrifft die Dynamik von isolierten Quantenvielkörpersystemen. Diese Dynamik wird derzeit in Systemen von kalten Atomen, gefangenen Ionen, superleitenden qubits und vielen weiteren untersucht. Diese werden oft als „künstliche Quantenmaterie“ bezeichnet. Das Vorhandensein von starker Störung in solchen Systemen kann zu einer sogenannten Vielkörper lokalisierten Phase führen, worin das System nicht das thermische Equilibrium erreicht und nicht mit der üblichen statistischen Mechanik beschrieben werden kann. Die Möglichkeit das thermische Equilibrium zu umgehen, in dem das System rasch zu einer „eintönigen heißen Suppe“ wird, ist nicht nur von einem praktischen Standpunkt aus interessant. Sie kann möglicherweise auch tiefere Einsicht in die Emergenz von statistischer Mechanik in einer Vielzahl an Quantensystemen bieten.

Die zweite Richtung meiner Forschung betrifft die Untersuchung und Erkundung interessanter emergenter Physik im Kontext von Festkörper Systemen. Ich interessiere mich für unkonventionelle Superleiter, Systemen mit Spin-Bahn-Wechselwirkung, Dirac und topologischen Materialien. Ich interessiere mich besonders für Theorie, die unmittelbar mit Experimenten verbunden ist, entweder um existierende Daten zu erklären oder um zu möglichen beobachtbaren Vorhersagen zu gelangen.

Kontakt
Maksym Serbyn

Institute of Science and Technology Austria (IST Austria)
Am Campus 1
A – 3400 Klosterneuburg

E-mail: maksym.serbyn@remove-this.ist.ac.at

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Assistentin
Stephanie Danzinger

Phone: +43 (0)2243 9000-1124
E-mail:  stephanie.danzinger@remove-this.ist.ac.at

Positionen

Ich suche nach hoch motivierten Postdocs, PhD-Studierende und Studenten, die sich für die theoretische Physik der kondensierten Materie und/oder Quantendynamik interessieren. Interessierte Postdoc können sich über das IST Fellow Programme informieren oder richten sich direkt an mich; Mögliche Studendierende wenden an die IST Graduate School. Studenten in ihrem letzten Studienjahr können sich um ein ISTernship bewerben.

Ausgewählte Publikationen

  • Maksym Serbyn, Z. Papic, Dmitry A. Abanin. Local conservation laws and the structure of the many-body localized states. Phys. Rev. Lett. 111, 127201 (2013)
  • M. Serbyn, M. Knap, S. Gopalakrishnan, Z. Papic, N. Y. Yao, C. R. Laumann, D. A. Abanin, M. D. Lukin, E. A. Demler. Interferometric probes of many-body localization. Phys. Rev. Lett. 113, 147204 (2014) 
  • Maksym Serbyn, Z. Papic, Dmitry A. Abanin. Criterion for Many-Body Localization-Delocalization Phase Transition. Phys. Rev. X 5, 041047 (2015)
  • Y. Okada, M. Serbyn, H. Lin, D. Walkup, W. Zhou, C. Dhital, M. Neupane, S. Xu, Y. J. Wang, R. Sankar, F. Chou, A. Bansil, M. Z. Hasan, S. D. Wilson, L. Fu, V. Madhavan. Observation of Dirac node formation and mass acquisition in a topological crystalline insulator. Science 27 September 2013: 341 (6153), 1496-1499.
  • M. Serbyn, M. Skvortsov, A. Varlamov, V. Galitski. Giant Nernst Effect due to Fluctuating Cooper Pairs in Superconductors. Phys. Rev. Lett. 102, 067001 (2009)

Karriere

Ab 2017 Assistant Professor, IST Austria
2014-2017 Gordon and Betty Moore postdoctoral Fellow at University of California, Berkeley, USA
2009-2014 PhD in Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA
2003-2009 MSc and BSc in Physics, Moscow Institute of Physics and Technology, Russland

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