¿Qué es la "transición de fase dinámica"?

Diferentes personas tienen diferentes definiciones de transición de fase dinámica.

En la actualidad, uno ampliamente aceptado es el de Heyl et al. Consulte su artículo original Dynamical Quantum Phase Transitions in the Transverse Field Ising Model . Básicamente, significa que alguna cantidad (por ejemplo, la fidelidad) en función del tiempo no es analítica en algunos momentos críticos. Vea las cúspides en la siguiente figura:

También se descubrió un comportamiento de evolución similar en sistemas de una sola partícula, como el modelo de unión estrecha unidimensional (ver Cusps en la dinámica apagada de un estado de Bloch y en donde para otros modelos). Las cúspides también son afiladas:

Aquí cada segmento es una parábola.

Hasta ahora, se han observado cúspides similares en varios sistemas diferentes, todos con mecanismos diferentes.

Por supuesto, el nombre implica que el tiempo está involucrado de alguna manera. La gente habla de transiciones de fase térmicas y cuánticas dinámicas y, en un caso, cambiará rápidamente la temperatura, mientras que en el otro estado definirá un parámetro (por ejemplo, presión o campo, etc.). Consideraremos el PT térmico.

Ahora, ¿qué significa rápidamente ? Consideremos la transición de fase de orden 2-d, ya que son las más populares y también porque el primer orden es intrínsecamente dinámico.

Es posible que sepa que el tiempo de relajación del sistema es divergente hacia la temperatura crítica. El fenómeno llamado ralentización crítica. Para una descripción detallada ver Landau volumen X, último capítulo. Esto significa que muy cerca de Tc el sistema tardará mucho en alcanzar el equilibrio. Es decir, establecer un parámetro de orden homogéneo en toda la muestra.

El siguiente componente necesario aquí son las fluctuaciones. El tiempo de relajación del sistema es también (aproximadamente) el tiempo de vida de las fluctuaciones, lo que se desprende del teorema de disipación de fluctuación. Entonces, las fluctuaciones del estado ordenado se vuelven más duraderas a medida que te acercas a Tc.

Finalmente, tenemos que mencionar la longitud de coherencia, que también es divergente hacia Tc desde ambos lados.

Por lo tanto, cuando enfría la muestra, sus fluctuaciones se vuelven lentas y grandes. Cuando estás en Tc interactúan y se establece el parámetro de orden global con orientación definida macroscópicamente (dirección para ferromagnético o fase para superconductor). Esto es posible porque el parámetro de pedido es tan pequeño que prácticamente no cuesta energía cambiarlo aquí y allá. Si la temperatura fuera más baja que la llamada temperatura de Ginzburg, el parámetro de orden sería rígido y la energía térmica no sería suficiente para cambiarlo. Esto es lo que sucede en la transición de fase dinámica.

Ahora, en la transición de fase dinámica , el sistema es demasiado lento para reaccionar a los cambios de temperatura y, en consecuencia, las fluctuaciones viajarán a través de la transición en cualquier configuración que tuvieran y con parámetros de orden orientados aleatoriamente. Como consecuencia, tendrá muchos dominios pequeños y una dirección muy poco homogénea del parámetro de pedido. En un superconductor, por ejemplo, este no será un estado de equilibrio, por lo que la supercorriente comenzará a fluir y el sistema terminará en una fase más o menos homogénea pero con una gran cantidad de vórtices abrikosov. En ferromagnet, tendrá muchos dominios que cuestan demasiada energía, por lo que las paredes del dominio comenzarán a aniquilarse creando otros tipos de excitación.

Todo está muy bien descrito en este artículo .