fasövergångar

Fasövergångar är förändringar mellan olika faser hos ett material när en kontrollparameter, vanligtvis temperatur eller tryck, ändras. De uppträder i system som befinner sig i termodynamisk jämvikt och kännetecknas av förändringar i ordningsegenskaper och i energiinnehåll.

Historiskt används en klassificering som skiljer mellan förstahands- (första ordningens) och andrahands- (andra ordningens) fasövergångar. Första ordningens övergångar innebär diskontinuiteter i berörda egenskaper såsom volym eller inre energi, och de följs av latent värme under övergången (till exempel smältning och kokning av vatten). Andra ordningens övergångar kännetecknas av kontinuerliga förändringar i ordningparameter och av divergenta eller extremala värden i response-funktionerna, som specifik värme, magnetisk susceptibilitet eller korrelationslängd, utan latent värme.

Exempel på fasövergångar är vatten som fryser vid 0 °C, vilket är en förstahandsövergång, och övergången vid Curie-punkten i ferromagnetiska material, där magnetisk ordning växer fram kontinuerligt utan latent värme. Andra ordningens övergångar inkluderar övergångar till superledande eller superfluida faser i vissa material där ordningsegenskapen utvecklas smidigt.

Vid absolut nollpunkt kan fasövergångar uppstå som quantum phase transitions, där övergången drivs av quantumfluktuationer och styrs av icke-termiska parametrar såsom elektroninteraktion eller magnetfält.

Teori och begrepp inkluderar ordningparameter, symmetribrytning, Landau-teori och renormaliseringgrupp; begreppet universell beteende vid kritiska punkter beskriver hur olika material kan uppvisa liknande kritiska egenskaper trots olika mikroskopiska detaljer.