朗道理论与序参量
朗道理论通过将自由能展开为序参量的幂级数来描述连续相变,该序参量衡量有序相的对称性破缺。
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Definition
朗道理论是一种相变的唯象描述,它将自由能展开为序参量的幂级数,并尊重系统的对称性,通过最小化该自由能来找到序参量的平衡值。
Scope
本主题涵盖序参量的概念、受对称性约束的自由能朗道展开、根据展开系数的符号和结构预测连续相变和一级相变、随之而来的平均场临界指数,以及金兹堡-朗道理论中对空间变化的序参量的扩展。同时指出平均场理论在上限临界维度以下失效。
Core questions
- 什么是序参量,它如何指示自发对称性破缺?
- 系统的对称性如何约束朗道自由能中的项?
- 朗道理论如何区分连续相变和一级相变?
- 平均场朗道理论在临界点附近为何以及在何处失效?
Key concepts
- 序参量与对称性破缺
- 朗道自由能展开
- 自发对称性破缺
- 平均场临界指数
- 金兹堡-朗道理论与金兹堡判据
Key theories
- 朗道自由能展开
- 将自由能展开为序参量的偶次幂,其系数在相变点改变符号,预测了有序的连续发生和经典的平均场临界指数。
Clinical relevance
朗道理论提供了序参量和对称性破缺的概念语言,广泛应用于铁磁性、铁电性、超导性、液晶和超流性等领域,其场论扩展是超导体金兹堡-朗道理论的基础。
History
朗道于1937年引入序参量展开,以提供连续相变的统一唯象学;他与金兹堡将其扩展到空间变化的序参量,从而产生了金兹堡-朗道理论,该理论后来被微观地推导用于超导体。
Debates
- 平均场指数的有效性
- 朗道理论预测了普适的平均场临界指数,但实验和精确解在低维度显示出不同的值;要调和这一点,需要认识到涨落的作用以及超越平均场理论的重整化群。
Key figures
- Lev Landau
- Vitaly Ginzburg
Related topics
Seminal works
- landaulifshitz1980stat
- goldenfeld1992
Frequently asked questions
- 什么是序参量?
- 它是一个在无序、对称相中为零,在有序相中非零的量,例如铁磁体的磁化强度;它的出现衡量并表征了相变时被破坏的对称性。