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Punto tricrítico

El punto tricrítico se refiere a un punto donde la curva de transición de fase de segundo orden se encuentra con la curva de transición de fase de primer orden, que fue introducido por primera vez por Lev Landau en 1937, donde Landau llamó al punto tricrítico como el punto crítico de la transición continua. [1] [2] El primer ejemplo del punto tricrítico fue mostrado por Robert B. Griffiths en la mezcla de helio-3 helio-4. [3] En la física de la materia condensada , que trata de las propiedades físicas macroscópicas de la materia, un punto tricrítico es un punto en el diagrama de fases de un sistema en el que termina la coexistencia trifásica . [4] Esta definición es claramente paralela a la definición de un punto crítico ordinario como el punto en el que termina la coexistencia de dos fases.

Un punto de coexistencia trifásica se denomina punto triple para un sistema de un componente, ya que, según la regla de fases de Gibbs , esta condición solo se cumple para un único punto en el diagrama de fases ( F = 2-3+1 = 0 ). Para que se observen puntos tricríticos, se necesita una mezcla con más componentes. Se puede demostrar [5] que tres es el número mínimo de componentes para los que pueden aparecer estos puntos. En este caso, se puede tener una región bidimensional de coexistencia trifásica ( F = 2-3+3 = 2 ) (por lo tanto, cada punto en esta región corresponde a un punto triple). Esta región terminará en dos líneas críticas de coexistencia bifásica; estas dos líneas críticas pueden terminar en un único punto tricrítico. Este punto es, por lo tanto, "dos veces crítico", ya que pertenece a dos ramas críticas.
De hecho, su comportamiento crítico es diferente al de un punto crítico convencional: la dimensión crítica superior se reduce de d=4 a d=3, por lo que los exponentes clásicos resultan aplicables a sistemas reales en tres dimensiones (pero no a sistemas cuya dimensión espacial es 2 o menor).

Estado sólido

Experimentalmente [6] parece más conveniente considerar mezclas con cuatro componentes para las que se mantiene fija una variable termodinámica (normalmente la presión o el volumen). La situación se reduce entonces a la descrita para mezclas de tres componentes.

Históricamente, durante mucho tiempo no estuvo claro si un superconductor experimenta una transición de fase de primer o segundo orden. La cuestión se resolvió finalmente en 1982. [7] Si el parámetro de Ginzburg-Landau que distingue a los superconductores de tipo I y tipo II (véase también aquí ) es lo suficientemente grande, las fluctuaciones de vórtice se vuelven importantes y conducen a la transición al segundo orden. [8] El punto tricrítico se encuentra aproximadamente en , ligeramente por debajo del valor en el que el tipo I pasa al superconductor de tipo II. La predicción fue confirmada en 2002 mediante simulaciones por ordenador de Monte Carlo . [9]

Referencias

  1. ^ Landau, LD (1937). Sobre la teoría de las transiciones de fase. I. Zh. Eksp. Teor. Fiz., 11, 19.
  2. ^ Landau, LD y Lifshitz, EM (2013). Física estadística: volumen 5 (Vol. 5). Elsevier.
  3. ^ Griffiths, RB (1970). Termodinámica cerca del punto crítico de mezcla de dos fluidos en He 3-He 4. Physical Review Letters, 24(13), 715.
  4. ^ B. Widom, Teoría del equilibrio de fases , J. Phys. Chem. 1996 , 100, 13190-13199
  5. ^ ibíd .
  6. ^ AS Freitas y Douglas F. de Albuquerque (2015). "Existencia de un punto tricrítico en el antiferromagnético KFe 3 (OH) 6 (SO4) 2 en una red de Kagome ". Phys. Rev. E . 91 (1): 012117. Bibcode :2015PhRvE..91a2117F. doi :10.1103/PhysRevE.91.012117. PMID  25679580.
  7. ^ H. Kleinert (1982). "Versión desordenada del modelo abeliano de Higgs y el orden de la transición de fase superconductora" (PDF) . Lettere al Nuovo Cimento . 35 (13): 405–412. doi :10.1007/BF02754760. S2CID  121012850.
  8. ^ H. Kleinert (2006). "Origen del vórtice del punto tricrítico en la teoría de Ginzburg-Landau" (PDF) . Europhys. Lett . 74 (5): 889–895. arXiv : cond-mat/0509430 . Código Bibliográfico :2006EL.....74..889K. doi :10.1209/epl/i2006-10029-5. S2CID  55633766.
  9. ^ J. Hove; S. Mo; A. Sudbo (2002). "Interacciones de vórtices y cruce inducido térmicamente de superconductividad de tipo I a tipo II" (PDF) . Phys. Rev . B 66 (6): 064524. arXiv : cond-mat/0202215 . Bibcode :2002PhRvB..66f4524H. doi :10.1103/PhysRevB.66.064524. S2CID  13672575.