FiniteTPhasenübergang

Der FiniteTPhasenübergang, oft auch als Finite-T-Phasenübergang bezeichnet, beschreibt einen Phasenübergang eines Systems, der durch Änderung der Temperatur bei endlicher Temperatur ausgelöst wird. Typischerweise geht damit eine Änderung des thermodynamischen Gleichgewichtszustands einher, begleitet von Veränderungen eines Ordnungsparameters—beispielsweise der Magnetisierung in magnetischen Materialien oder eines superconducting order parameter. Thermische Fluktuationen spielen dabei eine zentrale Rolle.

Man unterscheidet grundsätzlich zwischen erstordnungen und kontinuierlichen (zweiten) Phasenübergängen. Erstordnungen zeigen Sprünge in der Ordnung, oft mit latenter Wärme und Hysterese. Bei kontinuierlichen Übergängen verändert sich der Ordnungsparameter stetig, die Korrelationslänge diverenziert und es treten kritische Phänomene auf. Hier gelten universelle Skalengesetze und kritische Exponenten, die nur von Symmetrie und Dimensionalität abhängen; die theoretische Erklärung erfolgt häufig durch die Renormierungsgruppentheorie. Landau-Theorie bietet eine grobe Beschreibung, während Fluktuationen und Mikrostruktur durch fortgeschrittene statistische Feldtheorien oder Monte-Carlo-Simulationen berücksichtigt werden.

Typische Beispiele finden sich in verschiedenen Bereichen der Physik: Der Ferromagnetismus besitzt einen Curie-Temperatur, bei dem die Magnetisierung verschwindet. In Superconductorsystemen tritt der Übergang bei der kritischen Temperatur Tc auf. Flüssigkeiten nähern sich dem flüssig-gas-Übergang nahe dem kritischen Punkt; der Lambda-Übergang in Helium-4 ist ein bekannt kontinuierlicher Übergang. Real Systeme zeigen aufgrund endlicher Größe eine Finite-Size-Rundung, wodurch Übergänge analytisch erscheinen.

Experimentell werden FiniteTPhasenübergänge through Messungen von spezifischer Wärme, magnetischer Suszeptibilität oder dem Ordungsparameter untersucht; theoretisch geben statistische Mechanik und Quantenfeldtheorie wichtige Einblicke in ihre universellen Eigenschaften.