"Melting of trapped few particle systems"

22.01.2015

Artikel der AG Bonitz am 21.3.2008 in Physical Review Letters erschienen: 
"Melting of trapped few particle systems" 
 
Es ist eine gut bekannte Lehrbuchweisheit, dass ein Festkörper (z.B. ein Kristall) oder eine Flüssigkeit kollektive Eigenschaften sind, die nur in sehr großen Systemen auftreten. Teilt man einen Kristall in zwei Hälften, bleibt er immer noch ein Kristall. Die Frage ist nun, wie häufig kann man diese Prozedur fortsetzen, bevor die Kristalleigenschaften verloren gehen? Und wie lässt sich der Schmelzpunkt für einen Kristall aus nur wenigen Teilchen bestimmen. Um diese Fragen zu beantworten, musste ein neues Schmelzkriterium gefunden werden, dass sowohl in makroskopischen als auch finiten Systemen funktioniert. Es beruht auf einer Verallgemeinrung des Lindemann-Kriteriums. Dazu wird die Amplitude der relativen Abstandsfluktuationen u_rel von Teilchenpaaren als Funktion der Zeit gemessen. Diese Größe schwankt in der festen Phase um einen kleinen Wert (vgl. untere Zeile der Abbildung), in der flüssigen Phase um einen deutlich größeren Wert (obere Zeile). Im Übergangsbereich zeigt diese Größe ein bimodales Verhalten (rechts), aus dem sich der Schmelzpunkt bestimmen lässt.