Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Kellermann, Nathan
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19156
Resumo: In this work we study the effects of quantum fluctuations in a disordered magnetic system. We consider a cluster-spin Ising model with antiferromagnetic short range interactions (J0) and disordered long range interactions (J) between clusters, where the system is under the influence of a transverse magnetic field Γ. The analytic treatment of the model is done by the replica method and Trotter formalism, in which a cluster mean field, replica symmetric and static approximations are used. This allows us to obtain an effective model of a single cluster that is exactly diagonalized. Thermodynamic quantities like order parameter and free energy are obtained then, the phase diagrams are analyzed. They are shown in temperature versus J0=J phase diagrams for some intensities of Γ. With Γ = 0, when we decrease the temperature (for lower intensities of J0=J) a continuous phase transition between the paramagnetic and cluster spin glass state (CSG) is found. When we increase the ratio J0=J, the system presents the antiferromagnetic phase (AF). The CSG state and the AF phase are separated by first order transitions. In the intermediate region of disorder, there exist a small interval in the AF-PM transition that is first order. When Γ is increased, the transitions PM-AF and PM-VSC decrease toward critical points in the lower and higher disorder, respectively. It is worth to note, in the intermediate range of disorder, that the transition CSG-AF disappears, letting a PM phase between them, even for zero temperature. Besides that, the first-order region, in the PM-AF transition, turns into a second order phase transition, changing its criticality in the low temperature regime. Our results show that quantum fluctuations affects the phase transitions of the model being capable to suppress and/or change his criticality. The present work suggests a model and a mechanism of the change in the criticality away from the quantum critical point, helping the investigation of this interesting and recent topic.
id UFSM_9dff9e20069b2aa2a1a0469712024855
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/19156
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com clusterQuantum fluctuations effects in a cluster spin glass modelDesordemFlutuações quânticasTransições de faseDisorderQuantum fluctuationsPhase transitionCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAIn this work we study the effects of quantum fluctuations in a disordered magnetic system. We consider a cluster-spin Ising model with antiferromagnetic short range interactions (J0) and disordered long range interactions (J) between clusters, where the system is under the influence of a transverse magnetic field Γ. The analytic treatment of the model is done by the replica method and Trotter formalism, in which a cluster mean field, replica symmetric and static approximations are used. This allows us to obtain an effective model of a single cluster that is exactly diagonalized. Thermodynamic quantities like order parameter and free energy are obtained then, the phase diagrams are analyzed. They are shown in temperature versus J0=J phase diagrams for some intensities of Γ. With Γ = 0, when we decrease the temperature (for lower intensities of J0=J) a continuous phase transition between the paramagnetic and cluster spin glass state (CSG) is found. When we increase the ratio J0=J, the system presents the antiferromagnetic phase (AF). The CSG state and the AF phase are separated by first order transitions. In the intermediate region of disorder, there exist a small interval in the AF-PM transition that is first order. When Γ is increased, the transitions PM-AF and PM-VSC decrease toward critical points in the lower and higher disorder, respectively. It is worth to note, in the intermediate range of disorder, that the transition CSG-AF disappears, letting a PM phase between them, even for zero temperature. Besides that, the first-order region, in the PM-AF transition, turns into a second order phase transition, changing its criticality in the low temperature regime. Our results show that quantum fluctuations affects the phase transitions of the model being capable to suppress and/or change his criticality. The present work suggests a model and a mechanism of the change in the criticality away from the quantum critical point, helping the investigation of this interesting and recent topic.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqEste trabalho analisa os efeitos de flutuações quânticas em um sistemas magnético desordenado. Consideramos um modelo de spins de Ising divididos em clusters com interações de curto alcance (J0) antiferromagnéticas e interações desordenadas de longo alcance (J) entre clusters, onde esse sistema é submetido a um campo magnético transverso Γ. O tratamento analítico do modelo é feito através do método das réplicas e do formalismo de Trotter que, através da teoria de campo médio com clusters e das aproximações por simetria de réplicas e estática, permite a obtenção de um modelo efetivo de um único cluster, que é diagonalizado exatamente. Resultados de quantidades termodinâmicas como parâmetros de ordem e energia livre são obtidos e, posteriormente, analisados em diagramas de fases da temperatura versus a razão entre as interações AF e desordenada (J0=J) para diversas intensidades de Γ. Para Γ =0, encontramos uma transição contínua da fase paramagnética ao estado vidro de spin com cluster (VSC) quando a temperatura diminui para desordens mais elevadas (baixas intensidades de J0=J). A partir de um certo valor de J0=J, o sistema passa a apresentar a fase antiferromagnética (AF), que está separada por uma transição de primeira ordem da fase VSC. Além disso, nesse regime de desordem intermediária, existe uma pequena região da transição AF-PM que é de primeira ordem. Quando Γ é intensificado, as transições de fase PM-AF e PM-VSC decrescem em direção à pontos críticos quânticos nos regimes de baixa e alta desordem, respectivamente. É interessante notar que, na região de desordem intermediária, a transição VSC-AF deixa de ocorrer, sendo encontrada uma fase PM entre os estados VSC e AF, mesmo para temperatura zero. Além disso, a região de primeira ordem em parte da transição AF-PM passa a ser de segunda ordem, alterando a criticalidade do sistema para baixas temperaturas. Nossos resultados mostram que as flutuações quânticas afetam as transições das fases presentes no modelo, sendo capazes de suprimir e/ou alterar sua criticalidade. Nesse caso, o presente trabalho sugere um modelo e um possível mecanismo causador da mudança na criticalidade longe dos pontos críticos quânticos, podendo auxiliar na investigação desse tópico interessante e recente.Universidade Federal de Santa MariaBrasilFísicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em FísicaCentro de Ciências Naturais e ExatasZimmer, Fábio Mallmannhttp://lattes.cnpq.br/6328420212181284Costa, Francisco Alexandre dahttp://lattes.cnpq.br/5307397723573993Maziero, Jonashttp://lattes.cnpq.br/1270437648097538Kellermann, Nathan2019-12-16T14:42:34Z2019-12-16T14:42:34Z2019-05-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/19156porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-06-23T15:48:20Zoai:repositorio.ufsm.br:1/19156Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-06-23T15:48:20Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
Quantum fluctuations effects in a cluster spin glass model
title Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
spellingShingle Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
Kellermann, Nathan
Desordem
Flutuações quânticas
Transições de fase
Disorder
Quantum fluctuations
Phase transition
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
title_short Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
title_full Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
title_fullStr Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
title_full_unstemmed Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
title_sort Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
author Kellermann, Nathan
author_facet Kellermann, Nathan
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Zimmer, Fábio Mallmann
http://lattes.cnpq.br/6328420212181284
Costa, Francisco Alexandre da
http://lattes.cnpq.br/5307397723573993
Maziero, Jonas
http://lattes.cnpq.br/1270437648097538
dc.contributor.author.fl_str_mv Kellermann, Nathan
dc.subject.por.fl_str_mv Desordem
Flutuações quânticas
Transições de fase
Disorder
Quantum fluctuations
Phase transition
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
topic Desordem
Flutuações quânticas
Transições de fase
Disorder
Quantum fluctuations
Phase transition
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
description In this work we study the effects of quantum fluctuations in a disordered magnetic system. We consider a cluster-spin Ising model with antiferromagnetic short range interactions (J0) and disordered long range interactions (J) between clusters, where the system is under the influence of a transverse magnetic field Γ. The analytic treatment of the model is done by the replica method and Trotter formalism, in which a cluster mean field, replica symmetric and static approximations are used. This allows us to obtain an effective model of a single cluster that is exactly diagonalized. Thermodynamic quantities like order parameter and free energy are obtained then, the phase diagrams are analyzed. They are shown in temperature versus J0=J phase diagrams for some intensities of Γ. With Γ = 0, when we decrease the temperature (for lower intensities of J0=J) a continuous phase transition between the paramagnetic and cluster spin glass state (CSG) is found. When we increase the ratio J0=J, the system presents the antiferromagnetic phase (AF). The CSG state and the AF phase are separated by first order transitions. In the intermediate region of disorder, there exist a small interval in the AF-PM transition that is first order. When Γ is increased, the transitions PM-AF and PM-VSC decrease toward critical points in the lower and higher disorder, respectively. It is worth to note, in the intermediate range of disorder, that the transition CSG-AF disappears, letting a PM phase between them, even for zero temperature. Besides that, the first-order region, in the PM-AF transition, turns into a second order phase transition, changing its criticality in the low temperature regime. Our results show that quantum fluctuations affects the phase transitions of the model being capable to suppress and/or change his criticality. The present work suggests a model and a mechanism of the change in the criticality away from the quantum critical point, helping the investigation of this interesting and recent topic.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-12-16T14:42:34Z
2019-12-16T14:42:34Z
2019-05-29
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19156
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19156
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Física
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Física
Centro de Ciências Naturais e Exatas
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Física
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Física
Centro de Ciências Naturais e Exatas
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1805922094609858560