相變存在于自然界的許多物質(zhì)中，是物理學(xué)研究的重要課題。3月3日，科技日?qǐng)?bào)記者從中科院金屬研究所獲悉，該所研究員張志東求出二維橫場(chǎng)伊辛模型的精確解，在量子相變理論研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。這是張志東在求出鐵磁性三維伊辛模型精確解、確定自旋玻璃三維伊辛模型計(jì)算復(fù)雜度下限之后取得的又一項(xiàng)重要研究成果。近日，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《物理E》(Physica E)上。
量子相變廣泛存在于磁性材料、鐵電材料、超導(dǎo)材料、金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變體系、量子霍爾效應(yīng)體系等體系中，深入理解量子相變是凝聚態(tài)物理的重要研究方向。
相變按照其物理性質(zhì)的變化規(guī)律可以分為一級(jí)相變和二級(jí)相變。在相變點(diǎn)，能量對(duì)物理變量的一級(jí)導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的相變?yōu)橐患?jí)相變，能量對(duì)物理變量的二級(jí)導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的相變?yōu)槎?jí)相變，也稱為連續(xù)相變。二級(jí)相變的臨界點(diǎn)處存在非常有趣的臨界現(xiàn)象，有經(jīng)典的二級(jí)相變和量子的二級(jí)相變。其中，量子相變?yōu)榘l(fā)生在零溫以及附近的相變，通過改變磁場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、摻雜量、有序度等物理量使物理體系在零溫以及附近出現(xiàn)相變。
伊辛模型是一個(gè)非常重要的理論模型，可以用來描述在多體相互作用自旋體系的物理性能和相變過程。通常可以用零磁場(chǎng)下二維伊辛模型和三維伊辛模型分別描述在二維材料和三維材料中的經(jīng)典相變。三維伊辛模型精確解是物理學(xué)的百年難題。二維橫場(chǎng)伊辛模型可以用來描述在二維體系的量子相變。這里橫向磁場(chǎng)使伊辛模型中的自旋具有量子的特征。同時(shí)，橫場(chǎng)起到經(jīng)典相變過程中溫度的作用。二維橫場(chǎng)伊辛模型精確解是與三維伊辛模型精確解同等難度的問題。張志東根據(jù)二維橫場(chǎng)伊辛模型與三維伊辛模型之間的等價(jià)關(guān)系，確定了兩個(gè)模型之間參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，再利用前期工作中求出的三維伊辛模型精確解直接推導(dǎo)出二維橫場(chǎng)伊辛模型的精確解。
近年來，隨著對(duì)石墨烯為代表的二維材料的研究，二維材料成為一個(gè)研究量子相變的平臺(tái)。二維橫場(chǎng)伊辛模型精確解可以應(yīng)用于二維磁性材料、鐵電材料、超導(dǎo)材料、金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變體系、量子霍爾效應(yīng)體系等中的量子相變，對(duì)深入理解量子相變具有極其重要的意義。三維伊辛模型可以被映射為許多物理模型，并且可以應(yīng)用到物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等學(xué)科領(lǐng)域。(記者郝曉明)
關(guān)鍵詞： 二維橫場(chǎng)伊辛模型
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