PředmětyPředměty(verze: 901)
Předmět, akademický rok 2022/2023
  
Pokročilé simulace ve fyzice mnoha částic - NTMF024
Anglický název: Advanced Simulations in Many-particle Physics
Zajišťuje: Ústav teoretické fyziky (32-UTF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2020
Semestr: letní
E-Kredity: 3
Rozsah, examinace: letní s.:2/0 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Virtuální mobilita / počet míst: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština, angličtina
Způsob výuky: prezenční
Další informace: http://utf.mff.cuni.cz/vyuka/NTMF024
Garant: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D.
doc. RNDr. Milan Předota, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Teoretická a matematická fyzika
Patří mezi: Doporučené přednášky 1/2
Korekvizity : NTMF021
Výsledky anket   Termíny zkoušek   Rozvrh   Nástěnka   
Anotace -
Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (13.05.2022)
Pokročilé metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, jejich aplikace na kritické, nerovnovážné a kvantové systémy: klastrové algoritmy pro mřížkové modely, transportní koeficienty, kinetické MC, kvantové Monte Carlo, simulace z prvních principů. Vhodné pro 1. a 2. roč. navazujícího magisterského studia a doktorandy oborů teoretická fyzika a matematické modelování.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (11.06.2019)

Ústní zkouška

Literatura -
Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (14.05.2022)

I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla, Úvod do počítačových simulací: Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum 2003.

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

M.E.J. Newman, G.T. Barkema, Monte Carlo Methods in Statistical Physics, Oxford University Press, 1999.

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

M. Kotrla: Numerical simulations in the theory of crystal growth, Comp. Phys. Comm. 97, 82-100 (1996).

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (11.06.2019)

Zkouška je ústní, požadavky odpovídají sylabu, v detailech pak tomu, co bylo během semestru odpřednášeno.

Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Miroslav Kotrla, CSc. (19.05.2011)
Fázové přechody a kritické jevy
Metoda vkládání částice, Gibbsův soubor, výpočet fázové rovnováhy, určení kritické teploty ze závislosti maxima susceptipility nebo hodnot Binderových kumulantů na velikosti systému, kritické zpomalování a klastrové algoritmy pro spinové modely.

Simulace komplexních spojitých systémů
Dlouhodosahové síly, Ewaldova sumace, simulace molekulárních systémů, metody pro zachování délek vazeb či velikostí úhlů, fázové rovnováhy.

Speciální algoritmy a techniky
Výpočet entropických veličin, měření chemického potenciálu, metoda termodynamické integrace, generování náhodných čísel, multispinové kódování pro Isingův model a celulární automaty, multiškálové simulace.

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.

Kinetické Monte Carlo
Volba kinetiky a určení parametrů, čas v kinetickém MC, "n-fold way" algoritmus - algoritmus bez neúspěšných pokusů, MC ve spojitém prostoru.

Simulace procesů růstu
Jednoduché růstové modely (Edenův, Edwards-Wilkinsonův), kinetické zhrubnuti, laplaceovský růst (model DLA - růst sněhové vločky), "solid-on-solid" modely, simulace růstu reálných krystalů, multiškálové simulace.

Optimalizační úlohy
Simulované žíhání - problém obchodního cestujícího, výpočet energetických bariér pro difúzi pomocí molekulární statiky - určování minimální energetické dráhy v systému N částic, metoda "elastic nudged band".

Kvantové simulace
Variační kvantové MC, kanonické kvantové MC, izomorfismus kvantových a klasických systémů, znaménkový problém, numerické simulace z prvních principů, metoda funkcionálu hustoty.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK