14:59 2022-11-30
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Mecanismul Kibble-Zurek pentru tranzițiile de fază neechilibrate
_ Mecanismul Kibble-Zurek pentru tranziții de fază neechilibrate
Mecanismul Kibble-Zurek (KZ), confirmat experimental doar pentru tranzițiile de fază de echilibru, este aplicabil și pentru tranzițiile de fază fără echilibru, așa cum arată acum cercetătorii Tokyo Tech într-un nou studiu. Mecanismul KZ este caracterizat prin formarea de defecte topologice în timpul tranziției fazei continue departe de limita adiabatică. Această descoperire inovatoare ar putea deschide porțile pentru investigarea mecanismului pentru alte tranziții de fază neechilibrate.
Tranzițiile de fază descriu diverse fenomene din jurul nostru, de la transformarea apei în gheață la tranziții magnetice până la tranziția supraconductoare în care rezistența electrică dispare. În cazurile de supraconductivitate și magnetism, tranziția de fază este continuă, caracterizată prin „ruperea de simetrie” care duce la formarea unei stări ordonate.
Starea ordonată este perfectă (fără defecte) atunci când această tranziție. este foarte lent, regim numit limită adiabatică. Cu toate acestea, pentru tranzițiile care nu satisfac această limită, apar defecte topologice, a căror generare este descrisă de mecanismul Kibble-Zurek (KZ). Experimental, mecanismul KZ se manifestă ca o dependență de legea puterii a densității defectului de viteza de răcire.
Interesant, mecanismul KZ, deși a fost studiat pe scară largă pentru tranzițiile de fază la echilibru termic, nu a fost încă demonstrat experimental. pentru tranzițiile de fază de neechilibru. Cu toate acestea, un studiu recent de simulare a sugerat că mecanismul KZ poate fi aplicat la tranzițiile de ordonare dinamică între stările de curgere dezordonate și ordonate, un fenomen care poate fi testat experimental în sistemele vortex supraconductoare.
În acest scop, un Grupul de cercetare de la Institutul de Tehnologie din Tokyo (Tokyo Tech), Japonia, condus de prof. Satoshi Okuma, a arătat recent că starea de mișcare a unei colecții de fluxuri magnetice (vârtejuri) care pătrund într-un supraconductor este în proces de tranziție de fază de neechilibru de la fluxul dezordonat. la fluxul reticulat ordonat, iar defectele rețelei apar spontan în conformitate cu mecanismul KZ. Studiul lor a fost publicat în Physical Review Letters.
În munca lor, echipa a pregătit un film sub formă de bandă de 330 nm grosime de MoxGe1−x amorf (x ≈ 0,78) pe un substrat de siliciu și apoi l-a răcit. pentru a permite o tranziție supraconductoare la 6,3 K. Prin aplicarea unui câmp magnetic perpendicular pe suprafață, au fost generate vârtejuri și au fost efectuate experimente la 4,1 K sub o intensitate a câmpului de 3,5 T.
Echipa a condus vârtejuri folosind un curent de antrenare care a fost accelerat liniar la diferite rate de stingere (dI/dt). La atingerea punctului final de stingere, configurația vortexului a fost înghețată prin oprirea bruscă a curentului.
„În studiul nostru, am testat predicțiile de simulare prin examinarea experimentală a ordinii configuraționale a vortexurilor după ce au fost supuși ordonării dinamice. ca o funcție a ratei de stingere”, explică prof. Okuma.
Echipa a descoperit că configurația vortexului a devenit mai puțin ordonată odată cu creșterea ratelor de stingere, ceea ce înseamnă o tranziție de fază. „Am investigat defectele rețelei care apar în timpul acestei tranziții și variația lor cu viteza de stingere”, spune prof. Okuma.
„Am descoperit că densitatea defectelor a scalat ca o lege de putere cu rata de stingere, în concordanță cu scenariul KZ”, subliniază el. Echipa a estimat suplimentar exponentul legii puterii (≈ 0,4-0,5), care a fost aproape de valoarea prezisă prin simulare (0,39).
„Am observat, de asemenea, o încrucișare impuls-adiabatică pe partea ordonată a tranziție, o altă predicție cheie a mecanismului KZ”, adaugă prof. Okuma.
În general, acest studiu extinde aplicabilitatea mecanismului Kibble-Zurek de la tranziții de fază de echilibru la tranziții de fază de neechilibru, deschizând ușa către nenumărate noi investigații. Având în vedere acest rezultat de referință, sunt așteptate noi dezvoltări în domeniul cercetării tranzițiilor de fază de neechilibru.
Comentarii:
Adauga Comentariu