پدیده های بحرانی در فیزیک، نامی است که به مجموعه ای از اتفاقات که در نقاط بحرانی رخ می دهند گفته می شود. در این نقاط طول همبستگی واگرا و دینامیک سیستم آهسته می شود. پدیده های بحرانی شامل روابط مقیاسی بین کمیت های متفاوت و واگرایی قانون - توانی بین کمیت هایی مانند پذیرفتاری مغناطیسی در گذار فاز فرومغناطیس هستند که توسط نماهای بحرانی توصیف می شوند. همچنین، جهان شمولی، رفتار فرکتالی و شکست ارگودیسیتی در پدیده های بحرانی مشاهده می شود. پدیده های بحرانی درگذار فازهای مرتبه دوم ( پیوسته ) مشاهده می شوند.
معمولاً رفتار بحرانی با تقریب میدان - میانگین که در نقاط دور ازگذار فاز صداق است متفاوت است چرا که در نقاط دور از بحران، هم بستگی ها نادیده گرفته می شوند. در صورتی که وقتی سیستمی به نقطه بحرانی نزدیک می شود، طول همبستگی واگرا می شود و نقش بسیار مهمی ایفا می کند. بسیاری از خواص پدیده های بحرانی در چارچوب گروه بازبهنجارش قابل به دست آوردن هستند.
برای توضیح ریشه فیزیکی این دست از پدیده ها، از مثال آموزشی مدل آیزینگ استفاده می کنیم.
یک شبکه مربعی که شامل اسپین های کلاسیک است را در نظر بگیرید. هر اسپین S می تواند مقادیر ۱+ و ۱ - را اختیار کند. برهمکنش اسپین های موجود در این شبکه در دمای ، مطابق با هامیلتونی کلاسیک آیزینگ به صورت زیر است:
که جمع روی نزدیک ترین همسایه ها است و ثابت جفت شدگی است که در این مسئله برای ما یک عدد ثابت است. در این مدل، دمای خاصی به اسم وجود دارد که به دمای بحرانی یا دمای کوری معروف است. برای دماهای بالاتر از دمای بحرانی، سیستم در فاز پارامغناطیس قرار دارد و نظم بلندبردی در سیستم مشاهده نمی شود. زیر این دما، سیستم در فاز فرومغناطیس قرار دارد و دارای خاصیت آهن ربایی است.
در دمای صفر، در سرتاسر سیستم همه اسیپن ها هم علامت می شوند. یعنی همه اسپین ها یا ۱+ یا ۱ - می شوند. از دمای صفر کلوین تا قبل از رسیدن به دمای ، هرچه دمای سیستم زیاد می شود، طول همبستگی هم زیاد می شود و سیستم به طور گسترده مغناطیده است. با این وجود، خوشه هایی با جهت مخالف هم دیده می شود. اندازه معمول این خوشه ها با طول همبستگی ξ مشخص می شود. با افزایش دما، درون خوشه ها، خوشه های کوچک و کوچکتری به شکل فرکتالی شکل می گیرند و طول همبستگی با رسیدن به دمای بحرانی واگرا می شود. در دماهای بالاتر از سیستم به طور سراسری بی نظم است. با این وجود خوشه های منظم کوچکی کماکان وجود دارند که اندازه یشان مجدداً با طول همبستگی مشخص می شود، با این تفاوت که پس از دمای بحرانی، با افزایش دما، طول همبستگی کوچک می شود. در دمای بی نهایت، طول همبستگی صفر است و سیستم کاملاً نامنظم است.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفمعمولاً رفتار بحرانی با تقریب میدان - میانگین که در نقاط دور ازگذار فاز صداق است متفاوت است چرا که در نقاط دور از بحران، هم بستگی ها نادیده گرفته می شوند. در صورتی که وقتی سیستمی به نقطه بحرانی نزدیک می شود، طول همبستگی واگرا می شود و نقش بسیار مهمی ایفا می کند. بسیاری از خواص پدیده های بحرانی در چارچوب گروه بازبهنجارش قابل به دست آوردن هستند.
برای توضیح ریشه فیزیکی این دست از پدیده ها، از مثال آموزشی مدل آیزینگ استفاده می کنیم.
یک شبکه مربعی که شامل اسپین های کلاسیک است را در نظر بگیرید. هر اسپین S می تواند مقادیر ۱+ و ۱ - را اختیار کند. برهمکنش اسپین های موجود در این شبکه در دمای ، مطابق با هامیلتونی کلاسیک آیزینگ به صورت زیر است:
که جمع روی نزدیک ترین همسایه ها است و ثابت جفت شدگی است که در این مسئله برای ما یک عدد ثابت است. در این مدل، دمای خاصی به اسم وجود دارد که به دمای بحرانی یا دمای کوری معروف است. برای دماهای بالاتر از دمای بحرانی، سیستم در فاز پارامغناطیس قرار دارد و نظم بلندبردی در سیستم مشاهده نمی شود. زیر این دما، سیستم در فاز فرومغناطیس قرار دارد و دارای خاصیت آهن ربایی است.
در دمای صفر، در سرتاسر سیستم همه اسیپن ها هم علامت می شوند. یعنی همه اسپین ها یا ۱+ یا ۱ - می شوند. از دمای صفر کلوین تا قبل از رسیدن به دمای ، هرچه دمای سیستم زیاد می شود، طول همبستگی هم زیاد می شود و سیستم به طور گسترده مغناطیده است. با این وجود، خوشه هایی با جهت مخالف هم دیده می شود. اندازه معمول این خوشه ها با طول همبستگی ξ مشخص می شود. با افزایش دما، درون خوشه ها، خوشه های کوچک و کوچکتری به شکل فرکتالی شکل می گیرند و طول همبستگی با رسیدن به دمای بحرانی واگرا می شود. در دماهای بالاتر از سیستم به طور سراسری بی نظم است. با این وجود خوشه های منظم کوچکی کماکان وجود دارند که اندازه یشان مجدداً با طول همبستگی مشخص می شود، با این تفاوت که پس از دمای بحرانی، با افزایش دما، طول همبستگی کوچک می شود. در دمای بی نهایت، طول همبستگی صفر است و سیستم کاملاً نامنظم است.
wiki: پدیده های بحرانی