MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Benzer belgeler
MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

İleri Diferansiyel Denklemler

8.04 Kuantum Fiziği Ders XII

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği Bahar

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

İstatistiksel Mekanik I

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Bu durumu, konum bazında bileşenlerini, yani dalga fonksiyonunu, vererek tanımlıyoruz : ) 1. (ikx x2. (d)

8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Bölüm 1: Lagrange Kuramı... 1

Tek Boyutlu Potansiyeller: Potansiyel eşiği

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 6 Çözümler

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

İleri Diferansiyel Denklemler

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

MASSACHUSETTS TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Fizik Bölümü Fizik 8.04 Bahar 2006 SINAV 1 Salı, Mart 14, :00-12:30

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

İleri Diferansiyel Denklemler

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-3

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

BÖLÜM 31 HÜCKEL MOLEKÜLER ORBİTAL TEORİ

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

1. AMAÇ Işınımla ısı transferi olayının tanıtılması, Stefan-Boltzman kanunun ve ters kare kanunun gösterilmesi.

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

İleri Diferansiyel Denklemler

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İstatistiksel Mekanik I

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 1 Çözümler

Potansiyel Engeli: Tünelleme

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

BÖLÜM 24 PAULI SPİN MATRİSLERİ

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

İleri Diferansiyel Denklemler

FİZ4001 KATIHAL FİZİĞİ-I

2+1 Boyutlu Eğri Hiperyüzeyde Dirac Denklemi

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

EEM211 ELEKTRİK DEVRELERİ-I

İleri Diferansiyel Denklemler

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İleri Diferansiyel Denklemler

Matris Cebiriyle Çoklu Regresyon Modeli

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Akışkan Kinematiği 1

8.04 Kuantum Fiziği DersXIX

8.04 Kuantum Fiziği Ders V ( ) 2. = dk φ k

İleri Diferansiyel Denklemler

1. BÖLÜM Polinomlar BÖLÜM II. Dereceden Denklemler BÖLÜM II. Dereceden Eşitsizlikler BÖLÜM Parabol

Rastgele Süreçler. Rastgele süreç konsepti (Ensemble) Örnek Fonksiyonlar. deney. Zaman (sürekli veya kesikli) Ensemble.

FEM ile, Hapsolmuş Kuantum Mekaniksel Sistemlerin Çözümü

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

İleri Diferansiyel Denklemler

İleri Diferansiyel Denklemler

Statik Manyetik Alan

Jeodezi

7.DENEY RAPORU AKIM GEÇEN TELE ETKİYEN MANYETİK KUVVETLERİN ÖLÇÜMÜ

İleri Diferansiyel Denklemler

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

EKSENEL YÜKLERDEN OLUŞAN GERILME VE ŞEKİL DEĞİŞİMİ Eksenel yüklü elemanlarda meydana gelen normal gerilmelerin nasıl hesaplanacağı daha önce ele

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

Özet: Açısal momentumun türetimi. Açısal momentum değiştirme bağıntıları. Artırıcı ve Eksiltici İşlemciler Kuantum Fiziği Ders XXI

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK. Klasik Yaklaşımda Kanonik Dağılım I. Prof.Dr. Orhan ÇAKIR Ankara Üniversitesi, Fizik Bölümü 2017

8.04 Kuantum Fiziği Ders XX

Statik Manyetik Alan

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER


Transkript:

MIT Açık Ders Malzemesi http://ocw.mit.edu 8.334 İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 8 Bahar Bu malzemeye atıfta bulunmak ve ullanım Şartlarımızla ilgili bilgi almak için http://ocw.mit.edu/terms ve http://tuba.acikders.org.tr sitelerini ziyaret ediniz.

VII. Düşük Sıcaklıklardaki Sürekli Spinler VII.A Doğrusal Olmayan σ-modeli Daha önce, kesikli spinler için (İsing, Potts, vb.) düşük sıcaklık açılımını inceledik, ki bunlarda, düşük enerji uyarımları, kendiliğinden kırılan simetri tarafından seçilen düzgün bir fonda, yanlış spin damlacıklarıdır. Bu uyarımlar, küçük ölçeklerde olurlar, ve ağ üzerinde grafiklerle kolayca tasvir edilebilirler. Buna karşın, sürekli spinler için, düşük enerji uyarımları, II.C bölümünde tartışıldığı gibi, uzun dalga boylu Goldstone modlarıdır. Bu modların termal uyarımları, d boyutlarında uzun erimli düzeni yok ederler. d, ye yakın olduğunda, kritik olguları incelemek için, kritik sıcaklık, düşük sıcaklık açılımını geçerli bir araç yapacak kadar küçük olmalıdır. Sırada göstereceğimiz gibi, böyle bir yaklaşım, Goldstone modları arasındaki etkileşimleri takip etmeyi gerektirir. Ağın konumlarında, n bileşenli, birim spinleri düşünün, yani s (i) (s 1,s,,s n ), s (i) s 1 + + s n 1olmak üzere (VII.1) Her zamanki en yakın komşu Hamiltoniyeni βh ij s (i) s (j) ij 1 (s (i) s (j)) (VII.) olarak yazılabilir. Düşük sıcaklıklarda, komşu spinler arasındaki salınımlar küçüktür ve VII. deki fark, gradyantla değiştirilebilir. Birim ağ aralığı varsayarak, βh βe d d x ( s (x)) (VII.3) burada, kesikli i indeksi, sürekli x d vektörü ile yer değiştirilmiştir. Dolayısıyla, Λ π sınırı, denklem VII.3 te açıkça yazılmamıştır. Temel durum enerjisini ihmal edersek, bölüşüm fonksiyonu Z D s (x)δ s(x) 1 e d d x( s ) (VII.4) olur. Olası bir temel durum konfigürasyonu s (x) (,, 1) dir. Dikine salınımları tasvir eden n 1 Goldstone modu vardır. Sıfır sıcaklık yakınında, bu salınımların etkilerini incelemek için s (x) (π 1 (x),,π n 1 (x),σ(x) (π (x),σ(x)) (VII.5) 11

alalım, burada π (x), n 1 bileşenli bir vektördür. Spinin birim uzunluğu, σ(x) i, π (x) cinsinden belirler. Her serbestlik derecesi için, dsδ(s 1) dπdσδ(π + σ 1) dπdσδ σ 1 π σ + 1 π dπ 1 π (VII.6) burada, δ(ax) δ(x)/ a özdeşliğini kullandık. bölüşüm fonksiyonu, Z Dπ (x) 1 π(x) e d d x[( π ) +( 1 π ) ] Dπ (x)exp d d x ( π ) + Bu sonucu kullanarak, denklem VII.4 teki 1 π ρ + ln(1 π ) (VII.7) olarak yazılabilir. Ağdan sürekliliğe geçerken, ağdaki noktaların yoğunluğunu ρ N/V 1/a d kullandık. Birim ağ aralığı için ρ 1 dir, ancak renormalizasyon için ρ yu keyfi tutacağız. İlk Hamiltoniyen oldukça basit olduğu halde, π (x) Goldstone modlarını tasvir eden, oldukça karmaşıktır. Belirli bir temel durum seçerken, dönme simetrisi kırılmıştı. Denklem VII.7 deki doğrusal olmayan terimler, sadece π yi göz önü aldığımızda, simetrinin doğru olarak yansıtılmasını sağlarlar. Etkin Hamiltoniyendeki, doğrusal olmayan terimleri π (x) cinsinden açarak βh [π (x)] βh + U 1 + U + (VII.8) serisini elde ederiz, burada βh d d x ( π ) (VII.9) birbirlerinden bağımsız Goldstone modlarını tasvir ederken U 1 d d x (π π ) ρ π (VII.1) serideki terimler T 1/ nın kuvvetleri cinsinden ayarlanınca, ilk mertebeden tedirgemedir. Salınımların π T olmasını beklediğimizden, βh bir mertebesinde, U 1 deki iki terim T mertebesinde; geri kalan terimler de T veya daha yüksek mertebededir. Fourier modları dilinden βh (π) d q π (q) U 1 1 3 (π) 3d π α (q 1 )π α (q )π β (q 3 )π β ( q 1 q q 3 )(q 1 q 3 ) ρ π (q) (VII.11) (π) d 1 www.acikders.org.tr

Etkileşmeyen (ikinci mertebe) teori için, Goldstone modlarının bağdaşıklık fonksiyonu π α (q)π β (q ) δ α,β(π) d δ d (q + q ) q (VII.1) olur. Sonuç olarak, gerçek uzaydaki salınımlar π(x) d d q (π) d π (n 1) 1/a (q) 1/L 1 (n 1) (π) d q d (a d L d ) (d ) (VII.13) olarak davranırlar. d için, salınımlar gerçekten T den bağımsızlardır. Ancak, d için, L iken ıraksarlar. Bu d için uzun erimli düzenin olamayacağı üzerine Mermin- Wagner kuramının bir sonucudur. Polyakov (1975), bunun böyle sistemlerde kritik sıcaklığın T c O(d ) olduğu anlamına geldiğini, ve T nin kuvvetleri üzerinden bir RG açılımı, iki boyut yakınlarındaki kritik davranışı incelemenin sistematik bir yolu olabileceğini iddia etmiştir. Tedirgemeli bir RG oluşturmak için, Λ yarıçaplı bir Brillouin bölgesi düşünün, ve modları π (q) π < (q) +π (q) olarak bölelim. π < modları, < q < momentumlarını içerirken, momentumu < q < Λ kabuğunda olan kısa dalga boylu π salınımları üzerinden integral alacağız. T mertebesine kadar, kabalaştırılmış Hamiltoniyen βh π < Vδf b + βh π < + U 1 π < + π + O(T ) (VII.14) olur, burada, π üzerinden ortalamayı göstermektedir. Denklem VII.11 deki ρ ile orantılı olan terim, iki katkı verir, biri serbest enerjiye sabit bir katkıdır ((π ) teriminden), ve diğeri sadece ρ(π < ) dir. (π < π çapraz terimi simetriden dolayı yok olur.) U 1 in dördüncü dereceden kısmı 16 terim yaratır. Banal olmayan katkı iki π < ve iki π çarpımından elde edilir. Üç tip böyle karkı vardır; ilki U1 a 1 3 (π) 3d (q 1 q 3 ) π α (q 1 )π α (q ) π< β (q 3)π β < ( q 1 q q 3 (VII.15) şeklindedir. q 1 kabuk momentumu üzerinden integral tektir ve katkısı sıfırdır. (farklı α ve β indeksli terimlerin eşleşmesinden gelen benzer iki terim sıfır verir). Sonraki terim, ρ nun renormalizasyonudur, ve U1 b 1 3 (π) 3d (q 1 q 3 ) π α (q 1 )π β (q 3) π< α (q )π β < ( q 1 q q 3 ) d d q Λ (π) d π < (q) d d k k (π) d k ρ (π) d π < (q) (1 b d ) (VII.16) 13 www.acikders.org.tr

ifadesinden gelir. (Genelde ρ N/V Λ dd q/(π) d olduğuna dikkat edin.) Son olarak, nın renormalizasyonu U1 c 1 3 3 (π) 3d (q 1 q 3 ) π α (q )π β ( q 1 q q 3 ) π α (q 1 )π β < (q 3) (π) d q π < (q) I d(b) (VII.17) ifadesinden gelir, burada I d (b) Λ d d k 1 (π) d k dλ d (1 b d ) (d ) (VII.18) Denklem VII.14 teki kabalaştırılmış Hamiltoniyen, şimdi βh π < Vδfb + Vδfb 1 + 1+ I d 1 3 + ρ (π) d π < (q) (π) d q π < (q) (π) 3d π α < (q 1 )π α < (q )π β < (q 3)π β < ( q 1 q q 3 )(q 1 q 3 ) 1 (1 b d ) + O(T ) (VII.19) ifadesine eşittir. abalaştırmanın en önemli sonucu, elastik katsayının dan 1+ I d(b) (VII.) ifadesine değişmesidir. Yeniden ölçeklemeden, x x/b, ve renormalize etmeden, π (x) π < (x)/ζ sonra, gerçek uzayda, renormalize edilmiş Hamiltoniyen βh Vδfb Vδfb b d ζ d d x ( π ) bd ζ 4 d d x (π (x ) π (x )) + ρζ d d x π (x ) + O(T ) (VII.1) olarak verilir. Yeniden ölçeklenme çarpanı ζ yi elde etmek için en kolay yöntem, spinlerin dönme simetrisinden faydalanmaktır. ısa dalgaboylu modlar üzerinden ortalama alarak, spin s π <1 + π1,, 1 (π < + π ) π 1 <,, 1 (π < ) (π ) + 14 www.acikders.org.tr

olarak bulunur. Dolayısıyla, (π ) 1 + O(T ) π 1 <,, 1 (π < ) (VII.) ζ 1 (π ) + O(T )1 (n 1) I d (b) + O(T ) (VII.3) olarak, kabalaştırılmış spin uzunluğunu belirleriz. çiftlenim sabiti, Denklem VII.1 deki renormalize edilmiş b d ζ b d 1 n 1 I d(b) 1+ 1 I d(b) b d 1 n 1 I d(b)+o (VII.4) ifadesinden elde edilir. Çok küçük bir yeniden ölçekleme için, b (1+δ), kabuk integralinden I d (b) d Λ d δ (VII.5) elde edilir. Dolayısıyla, denklem VII.4 e karşılık gelen diferansiyel yineleme bağıntısı d d (d ) (n ) dλ d (VII.6) olur. Alternatif olarak, ölçeklenme sıcaklığı T 1 dt d 1 d d (d )T +(n ) dλ d T (VII.7) olur. RG altında U 1 deki iki terimin katsayılarının de evrimini takip etmemiz gerekiyor gibi görünebilir. Gerçekte, küresel simetri, dördüncü dereceden terimin katsayısının, bütün mertebelere kadar ile aynı olmasını sağlar. İkisi arasındaki görünen fark O(T ) mertebesindedir, ve bu mertebeden bütün terimler dahil edildiğinde ortadan kalkacaktır. U 1 deki ikinci terim, sadece noktaların yoğunluğunu takip eder, ve banal renormalizasyonu vardır. RG altındaki sıcaklığın davranışı d da büyük ölçüde değişir. d < için, doğrusal akış her zaman sıfırdan uzağa doğrudur, ki düzenli fazın kararsız olduğu ve kırılan bir simetrinin olmadığı anlamına gelir. d için, küçük T ler sıfıra geri akar, ki düzenli fazın kararlı olduğu anlamına gelir. d için akışlar, n de işaret değiştiren, ikinci mertebeden terimler tarafından kontrol edilir. n için, akış, yüksek sıcaklıklara doğrudur, ki Heisenberg ve daha yüksek spinli modellerin karasız olduğu anlamına gelir. n durumu belirsizdir, ve aslında, dt/d nin bütün mertebelerde sıfır olduğu gösterilebilir. Bu özel durum sonraki bölümde daha detaylı tartışılacaktır. d ve n için, T π (n ) d Λd (n ) + O( ) (VII.8) 15 www.acikders.org.tr

sabit noktasında bir faz geçişi vardır, burada d, küçük parametre olarak kullanılmıştır. mertebesindeki yineleme bağıntısı dt d (n ) T + T π olarak verilir. Sabit noktanın kararlılığı, doğrusallaştırılmış yineleme bağıntısı ile belirlenir: dδt d T + (VII.9) (n ) T δt [ +] δt δt, y t (VII.3) π Termal özdeğer, ve elde edilen üsteller ν 1/ ve α ( + )/ /, bu mertebede n den bağımsızdır. Manyetik alınganlık, h d d xs (x) terimini Hamiltoniyen e ekleyerek elde edilebilir. RG nin etkisi altında, h b d ζh b y hh olur, burada b y h b d 1 n 1 I d(b) olarak tanımlanmıştır. Çok küçük bir yeniden ölçekleme için ve 1+y h δ (1+dδ) 1 n 1 T d Λ d δ (VII.31) (VII.3) y h d n 1 (n ) 1+ n 3 (n ) + O( ) (VII.33) elde ederiz, ki n ye bağlıdır. Üstel özdeşlikleri kullanarak, η +d y h n (VII.34) buluruz. 4 d açılımında, en düşük mertebede, η üsteli sıfırdır, ancak iki boyut civarında, ilk mertebede ortaya çıkar. Bu mertebede hesaplanan değerler çok tatmin edici değildir. 16 www.acikders.org.tr