Uniwersalność zjawisk krytycznych
Nawet dla najprostszego systemu nie sposób przewidzieć wszystkich istotnych wielkości przy pomocy realistycznych modeli mikroskopowych. Spośród modeli, które można rozwiązać przy pomocy dokładnych metod matematycznych, większość dokonuje tych samych przewidywań dotyczących zachowania się systemu w pobliżu punktu przemiany fazowej co model średniego pola. Blisko punktu krytycznego wielkości obserwowalne nie wydają się zależeć od szczegółów interakcji międzycząsteczkowych, ale od zakresu interakcji i wymiaru przestrzennego. Spostrzeżenie to było punktem wyjścia dla prac prowadzonych w ramach finansowanego ze środków UE projektu RAVEN (Research into various exact and numerical aspects of critical phenomena). Najbardziej realistyczne, a tym samym najtrudniejsze modele mechaniki statystycznej można uzyskać przy pomocy metod przybliżeniowych, których rezultatem są przewidywania teoretyczne niezgodne z pomiarami eksperymentalnymi. Zespół RAVEN zajął się modelami 2D, gdyż te nadają się do badania zarówno przy pomocy metod analitycznych, jak i numerycznych. Naukowcom udało się po raz pierwszy rozwiązać dwuwymiarowy model 2D Isinga ferromagnetyków o skręconych warunkach brzegowych. Model ten jest jednym z najlepiej zbadanych modeli w mechanice statystycznej. W przeszłości oszacowano stosunek amplitud dla poprawek na skończone rozmiary modelu ze swobodnymi i ustalonymi warunkami brzegowymi. Nowy zbiór amplitud okazał się być uniwersalny. Ponadto uniwersalne zachowanie potwierdzono przy pomocy konforemnej teorii pola. Uczeni potwierdzili też przewidywania konforemnej teorii pola w zakresie dimera anizotropowego i modelu drzewa dendrytycznego z cylindrycznymi i swobodnymi warunkami brzegowymi. Zbadano jednak również bardziej skomplikowane modele trójwymiarowe. Naukowcy uczestniczący w projekcie RAVEN określili liczbę tzw. stanów niewidzialnych, które należy dodać do uogólnionego modelu Pottsa materiałów ferromagnetycznych, aby zmienić przejścia fazowe z ciągłych na pierwszorzędowe. Ciekawe wyniki projektu RAVEN opisano w 17 publikacjach na łamach prestiżowych czasopism naukowych, takich jak Europhysics i Physical Review. Uczeni przyjęli także zaproszenia do przedstawienia swoich prac na międzynarodowych konferencjach. Zainteresowanie zjawiskami krytycznymi nie ogranicza się bynajmniej do systemów fizycznych. Rezultaty projektu RAVEN powinny przyczynić się do pogłębienia wiedzy na temat różnego rodzaju współzależności w wielu dyscyplinach spoza fizyki.
Słowa kluczowe
Zjawiska krytyczne, przemiana fazowa, systemy fizyczne, modele mikroskopowe, ferromagnetyki, model Isinga
