相転移

質問

ある秩序パラメーターを変化させていって、それがある臨界値（転移点）に達した時、相転移が起こるとします。
このような相転移の振舞いはランダウの現象論を用いてよく説明がなされますが、現象論でなく微視的に考えた時、相転移の際にどんなことが起こっているのでしょうか？
転移点で微視的な状態が突然変化するのでなく、転移点に達する前に転移の前兆のようなものがあると考えるのが自然なような気がするのですが、実際にそのようなことは起こっているのでしょうか？起こっているとすれば、その例をあげて説明してくださると幸いです。

回答No.1

connykelly · ベストアンサー

２次の相転移現象では、転移点に達したときに物質の性質がいきなり変化するのではなく、転移点近傍では外部からの刺激(例えば電場とか磁場とかいろいろ)に非常に敏感となり、刺激を与えると特性が非常に大きく変化します。これを臨界現象と呼んでいます。この現象はまさにomnkさんの言われている
＞転移点で微視的な状態が突然変化するのでなく、転移点に達する前に転移の前兆のようなものがある
というものですね。さらに興味深いことにはこの刺激に対する応答の様子が、例えば磁性体を取り上げると、FeであろうがCoであろうが物質によらず帯磁率が臨界点近傍で急激に大きくなりますが、その大きくなるなり方が共通している（←スケール則と呼ばれています）という点です。このような臨界現象はいくつかのグループに分類できることが知られています。
ところでこの辺の事情を感覚的に把握しようとすると、臨界点からはなれたところではご近所と手を結んでゆらゆらをしていたのが臨界点に近づくにつれてご遠方の方ともしっかり手を結び合い、全体でゆらゆらと揺れだし、臨界点でゆらゆらが極限に達し、ゴロッとひっくり返るというイメージでしょうか（←想像力に乏しい。。。）

お礼

わかりやすい説明、ありがとうございます。

補足

１次転移の場合は、直感的にどのようなイメージを抱けばいいでしょうか？

回答No.3

connykelly

>１次転移の場合は、直感的にどのようなイメージを抱けばいいでしょうか？
う～ん、そうですね、ご存知のように１次と２次の相転移の大きな違いは１次は熱のやり取り(転移熱：エンタルピーの差△Ｈ)を伴いますが、２次は伴わない。１次は転移点を越えても例えば過冷却のように氷にならない準安定状態というのがありますが、２次ではそういうものがなく臨界現象というものがあるという違いがありますね。１次相転移は２次で見られた揺らぎのようなものはなく、劇的に変化します(過冷却水でもなにかの刺激で”突如”氷になる。何故劇的な変化をするは不勉強でよく知りません）。このイメージは例えば熱を吐きだす(吸い込む）と同時にそれまで結構バラバラだったのが、突如全員がパッと目覚め、次の世界に向かってしっかり手を結びあって見違えるものになる、、、というか（←相変わらず想像力に乏しい）。話半分で聞いておいてください。

お礼

ありがとうございます。
何となくイメージがつかめてきました。

回答No.2

ksugahar

2次元イジングモデルのモンテカルロシミュレーションをする機会があるとよく見えたりしませんか？

お礼

回答ありがとうございます。