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Universalità comune tra i fenomeni critici

Vi è una somiglianza notevole nel comportamento di sistemi fisici molto diversi, prima e dopo una transizione di fase. Gli scienziati finanziati dall’UE hanno sfruttato questa universalità per posizionare la comprensione teorica dei fenomeni critici su un terreno più solido.
Universalità comune tra i fenomeni critici
Anche per il sistema più semplice, gli scienziati non possono effettuare previsioni di tutte le grandezze rilevanti mediante modelli microscopici realistici. Dei modelli che possono essere risolti con metodi matematici esatti, la maggior parte vanta le stesse predizioni per il comportamento del sistema vicino alla transizione di fase, come un modello di campo medio.

Vicino al punto critico, le variabili osservabili non sembrano dipendere dai dettagli delle interazioni intermolecolari, ma dalla gamma di interazioni e dalla dimensionalità spaziale. Tale osservazione è stata il punto di partenza per il progetto RAVEN (Research into various exact and numerical aspects of critical phenomena), finanziato dall’UE.

I modelli più realistici e interessanti della meccanica statistica possono essere affrontati utilizzando metodi approssimati, e questo si traduce in predizioni teoriche non corrispondenti alle misure sperimentali. Il team RAVEN si è focalizzato sui modelli 2D, poiché questi possono essere gestiti utilizzando metodi numerici e analitici.

Gli scienziati del progetto hanno avuto successo nel risolvere per la prima volta il modello di Ising 2D per ferromagneti con contorte condizioni al contorno. Il modello specifico è uno dei migliori modelli studiati della meccanica statistica. In passato, i rapporti di ampiezza sono stati stimati per le correzioni con dimensioni finite del modello aventi condizioni al contorno libere e fisse.

La nuova serie di rapporti di ampiezza è risultata essere universale. Inoltre, questo comportamento universale è stato verificato con la teoria di campo conforme. Gli scienziati hanno confermato anche le stime relative alla teoria di campo conforme per un dimero anisotropo e un modello ad albero ricoprente con condizioni cilindriche e condizioni al contorno libere.

Tuttavia, sono stati studiati modelli 3D più impegnativi. Gli scienziati RAVEN hanno stabilito il numero dei cosiddetti stati invisibili che necessitano di essere aggiunti al modello di Potts ferromagnetico generalizzato per modificare le transizioni di fase dal continuo al primo ordine.

I molti avvincenti risultati del progetto RAVEN sono stati descritti nel dettaglio in 17 pubblicazioni in famose riviste specializzate come l’Europhysics Letters e il Physical Review. Gli scienziati hanno inoltre accettano degli inviti di presentazione presso conferenze internazionali.

L’interesse nei fenomeni critici non è limitato ai sistemi fisici. Si pensa che i risultati del progetto RAVEN contribuiranno ad approfondire la comprensione del modo in cui tutto dipende da tutto il resto, in molte discipline al di fuori della fisica.

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Keywords

Fenomeni critici, transizione di fase, sistemi fisici, modelli microscopici, ferromagneti, modello di Ising