2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
U posudi s kipućom vodom, mjehurići pare, nastali na dnu posude, rastu, oslobađaju se i fluktuiraju do površine gdje izlaze u atmosferu. Na temperaturi ključanja, voda postoji u dvije različite faze u isto vrijeme – tekućina i plinovita – i kako mjehurići formiraju dvije faze odvojene u prostoru. Ako zatvorimo posudu, temperatura ključanja se povećava, kao u ekspres loncu. Kako pritisak raste, sistem dostiže kritičnu tačku, gde svojstva tečnosti i gasa postaju identična. Iznad te temperature, u superkritičnom režimu, dvije različite faze prestaju postojati i postoji samo jedan homogeni fluid.
Blizu kritične tačke, materija beskrajno fluktuira. Mjehurići i kapi, neki mali od nekoliko atoma, drugi veliki kao posuda, pojavljuju se i nestaju, spajaju se i razdvajaju. Tačno na kritičnoj tački skala većih fluktuacija divergira, ali učinak fluktuacija na manjim skalama nije zanemarljiv. Distribucija fluktuacija je nepromjenjiva za transformacije skale.
Fluktuacije u koloidnoj mješavini blizu kritične tačke
U kritičnoj tački, brzina promjene termodinamičkih funkcija divergira. Ove razlike poprimaju oblik zakona moći saeksponenti (kritični eksponenti) koji zavise samo od nekih karakteristika sistema. U kritičnoj tački sistem je invarijantan za transformacije skale.
Specifična toplota helijuma blizu kritične tačke
Hipoteza invarijantnosti skale, koja je nastala u kontekstu kritičnih fenomena, dovela je do dvije kategorije prognoza, od kojih su obje eksperimentalno verifikovane za širok spektar sistema. Prva kategorija je skup izraza, koji se nazivaju skalirajući odnosi, koji uključuju kritične eksponente koji karakterišu pojedinačno ponašanje kritičnih sistema. Druga kategorija podrazumijeva 'kolaps' ili smanjenje eksperimentalnih rezultata. U stvari, potvrđeno je da blizu kritične tačke, termodinamičke funkcije n varijabli mogu biti predstavljene funkcijama n-1 varijabli pravilno skaliranih. Ovi principi invarijantnosti skale bili su korisni u tumačenju mnogih drugih fenomena, od formiranja galaksija preko finansijskih tržišta do sociologije.
Početkom 1970-ih, K. Wilson je predložio teoriju za kritične fenomene zasnovanu na suštinskoj izmjeni metode koja se dugo koristila u teorijskoj fizici, nazvana teorija renormalizacijskih grupa. Teorija koja je Vilsonu donela Nobelovu nagradu za fiziku 1982. godine omogućila je opis ponašanja sistema blizu kritične tačke, uključujući izračunavanje bitnih veličina koje karakterišu tranziciju(kritični eksponenti). Jedan od najvažnijih rezultata ove teorije je preciznost postojanja univerzalnih klasa (tipova kritičnosti koje karakterišu skupovi eksponenata) koje ne zavise od detalja mikroskopskih interakcija, već samo od njihove simetrije.
Neke strukture sa simetrijom poput fluida na kritičnoj tački: narezani kruh, prikaz fluktuacija u blizini kritične tačke, plovućac, aerogel, trodimenzionalni Izingov model ispod kritične temperature i pivska pjena, respektivno.
