Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Počítačové simulace ve fyzice mnoha částic 2

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
12SFMC2 ZK 2 2+0 česky
Předmět je náhradou za:
Počítačové simulace ve fyzice mnoha částic 2 (12PEMC2)
Přednášející:
Richard Liska (gar.), Miroslav Kotrla, Milan Předota
Cvičící:
Richard Liska (gar.), Miroslav Kotrla, Milan Předota
Předmět zajišťuje:
katedra fyzikální elektroniky
Anotace:

Pokročilé metody Monte Carlo a molekulární dynamiky a jejich aplikace na různé problémy: kritické jevy, složité molekulární systémy, tuhé molekuly, dlouhodosahové síly, nerovnovážné jevy, transportní koeficienty, procesy růstu, kinetické MC, optimalizační úlohy, kvantové MC, simulace z prvních principů, Carova-Parrinelliho metoda.

Požadavky:
Osnova přednášek:

1. Fázové přechody a kritické jevy: Metoda vkládání částice, Gibbsův soubor, výpočet fázové rovnováhy, určení kritické teploty pomocí škálování s velikostí systému, kritické zpomalování, klastrové algoritmy pro spinové modely.

2. Speciální algoritmy a techniky: Generování náhodných čísel, multispinové kódování pro Isingův model a celulární automaty.

3. Simulace realistických systémů: Dlouhodosahové síly, Ewaldova sumace, simulace molekulárních systémů, metody pro zachování délek vazeb či velikostí úhlů.

4. Nerovnovážné systémy blízko rovnováhy: Kinetické koeficienty, časové korelační funkce, Einsteinův vztah, nerovnovážná MD, simulace self-difúze částic v mřížovém plynu, rovnovážné a nerovnovážné metody výpočtu viskozity a dielektrické konstanty, model adsorpce a desorpce, kinetické MC - od růstu reálných materiálů po ekonofyziku: volba kinetiky, čas v kinetickém MC, „n-fold way“ algoritmus.

5. Simulace procesů růstu: SOS modely, jednoduché růstové modely (Edenův, Edwars-Wilkinsonův), kinetické zhrubnuti, laplaceovský růst (model DLA - růst sněhové vločky), simulace růstu reálných krystalů.

6. Optimalizační úlohy: Problém obchodního cestujícího - simulované žíhání, výpočet energetických bariér pro difúzi pomocí molekulární statiky - určování minimální energetické dráhy v systému N částic, metoda „elastic nudged band“.

7. Kvantové simulace: Soubor interagujících elektronů a iontů, od N-atomového spojitého modelu k jednoduchým mřížkovým modelům (Hubbardův model), kvantové spinové modely, variační kvantové MC, kanonické kvantové MC, izomorfismus kvantových a klasických systémů, znaménkový problém, numerické simulace z prvních principů, metoda funkcionálu hustoty, Carova-Parrinelliho metoda.

Osnova cvičení:
Cíle studia:

Znalosti:

Pokročilé metody fyziky mnoha částic.

Schopnosti:

Použít pokročilé částicové simulace při modelování fyzikálních problémů.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla, Úvod do počítačových simulací: Metody Monte Carlo a molekuární dynamiky, Karolinum, Praha, 2003.

Doporučená literatura:

[2] D. Landau, K. Binder, A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics, Cambridge University Press, 2002.

[3] M.E.J. Newman, G.T. Barkema, Monte Carlo Methods in Statistical Physics, Oxford University Press, 2002.

[4] D. Frenkel, B. Smit, Understanding molecular simulation, Academic Press, San Diego, USA, 2002.

[5] A. L. Barabasi, H. E. Stanley, Fractal Concepts in Surface Growth, Cambridge University Press, Cambridge, 1995.

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2019/2020:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2019/2020:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 18. 10. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4267306.html