The sixth edition of this textbook offers a comprehensive introduction to Monte Carlo simulation in statistical physics, focusing on many-body systems. It covers theoretical foundations, practical exercises, and recent advancements, including new algorithms and tools for nanoscience. Ideal for both students and researchers.
The John von Neumann Institute for Computing (NIC), established in 1998 by Forschungszentrum Jülich and Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, focuses on supporting supercomputer-oriented simulation sciences. In 2006, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung became a contract partner. NIC's core task is the peer-reviewed allocation of supercomputing resources for computational science projects across Germany and Europe. Its partners promote supercomputer-aided research through a three-pronged strategy: providing supercomputing resources for scientific and industrial projects, conducting supercomputer-oriented research and development in selected physics and natural sciences, and offering education and training in supercomputing via symposia, workshops, summer schools, seminars, and guest programs for scientists and students. The biennial NIC Symposium showcases activities and results from NIC-supported projects over the past two years. Contributions for the 8th NIC Symposium come from projects utilizing supercomputers JUROPA, JURECA, and JUQUEEN in Jülich, addressing topics in Astrophysics, Biology and Biophysics, Chemistry, Elementary Particle Physics, Materials Science, Condensed Matter, Soft Matter Science, Earth and Environment, Computer Science and Numerical Mathematics, Fluid Mechanics, and Plasma Physics.
Alongside experimental and theoretical work, computer simulation now forms one of the major tools of research in physics. The Monte Carlo method is the most important simulation method in the area of condensed matter physics. This book, written by foremost experts in the field, describes the state of the art of simulation methods in solid state physics. It also reviews selected applications in areas of particular current interest like simulations of growth processes far from equilibrium, interfacial phenomena, quantum and classical fluids, polymers, quantum problems on lattices, and random systems. A new chapter on recent developments in the Monte Carlo simulation of condensed matter has been attached.
Dealing with the computer simulation of thermodynamic properties of many-body condensed-matter systems that use random numbers generated by a computer, this book describes the theoretical background of several variants of Monte Carlo methods. The result is a systematic course allowing newcomers to perform these simulations for themselves and to analyze their results. This third edition has been updated and expanded by a new chapter on important recent developments in the Monte Carlo methodology.
Kompetenzentwicklung in Gruppen
Die Arbeit analysiert den Erwerb und die Weitergabe von Expertenwissen im Kontext von Schichtarbeit und beschreibt praxiserprobte Methoden dazu. Durch eine Einzelfallstudie und qualitative Inhaltsanalyse werden die Ergebnisse interpretiert. Es zeigt sich, dass der Prozess der Kompetenzentwicklung über Jahre erfolgt und Lernpartnerschaften innerhalb der Schichtbelegschaft entscheidend für den Wissensaustausch sind. Die Untersuchung beleuchtet somit die dynamischen Aspekte der Wissensvermittlung in einem speziellen Arbeitsumfeld.
In dieser Arbeit wird das Kaltgasspritzen von Titan für das „rapid manufacturing“ Verfahren qualifiziert und demonstriert, dass die gespritzten Schichten mechanische Festigkeiten und elektrische Leitfähigkeiten erreichen, die mit Massivmaterial ähnlicher Reinheit vergleichbar sind. Die erforderlichen erhöhten Partikelaufprallbedingungen werden durch Modellrechnungen identifiziert und durch technische Weiterentwicklungen realisiert. Eine umfassende experimentelle Charakterisierung der Einzelaufprallereignisse sowie der Schichtmikrostrukturen und -eigenschaften bildet die Grundlage für Korrelationen zwischen Spritzparametern (Gasdruck, -temperatur, Spritzabstand, Pulvermorphologie), Aufprallbedingungen (Geschwindigkeit, Temperatur, Winkel) und Schichteigenschaften (Zugfestigkeit, Haftzugfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, elektrische Leitfähigkeit). Daraus wird ein generalisierter Schichtqualitätsparameter abgeleitet, der eine systematische Schichtoptimierung ermöglicht und auch auf andere Werkstoffe anwendbar ist. Die kaltgasgespritzten Titanschichten erreichen nahezu 100 % der Zugfestigkeit, über 90 % der Ermüdungsfestigkeit und 97 % der elektrischen Leitfähigkeit von Massivmaterial. Dies belegt eindrucksvoll die Eignung des Kaltgasspritzens als Produktionsverfahren für Titanbauteile, die den hohen Ansprüchen der Luftfahrtindustrie gerecht werden.
Kurt Binder über Computer-Simulation von Flüssigkeiten und Festkörpern als drites Standbein der physikalischen Forschung neben Experiment und Theorie.