Efeitos de flutuações quânticas em um modelo vidro de spin com cluster
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
dARK ID: | ark:/26339/001300000mf44 |
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. |
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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/1/19156ark:/26339/001300000mf44porAttribution-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 |
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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. |
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