Stepwise positional and orientational ordering in the spin 3/2 ising model: a plastic crystal phase diagram from renormalization-group theory

Abstract

Yüksek seviyeli spin manyetik modeller birinci ve ikinci derece faz geçişleri ile beraber bikritik, trikritik ve diğer çoklu kritik geçişleri içeren zengin çeşitlilikte faz geçişleri ortaya koyar. Bu modellerin evrensel faz diyagramları renormalizasyon grubu teorisi ile elde edildi.Bu çalışmada, spin-3/2 Ising modeli için renormalizasyon grup teorisi kullanılarakalışılmamış zenginlikte bir çözüme ulaşılmıştır. 6 farklı tür faz diyagramı, 4 farklı çeşit düzenli faz, bu düzenli fazlar içinde kritik noktalar ve bir çok multikritik nokta gözlenmiştir. Bu düzenli fazlar arasında birinci dereceden faz geçişleri bulunmaktadır.Faz diyagramlarında ikinci dereceden faz geçiş çizgileri ile birinci dereceden faz geçiş çizgisinin kesiştiği olağandışı bir bikritik nokta tespit edilmiştir. Günümüze kadar gelen çalışmalarda, ikinci derecede faz geçiş çizgileri ile birinci dereceden faz geçiş çizgileri bikritik noktanın iki farklı yanında bulunurlarken, bu çalışmada ikinci dereceden faz geçiş çizgisi birinci derecenden faz geçiş çizgisi tarafında görülmüştür. Ayrıca yeni bir çeşit faz bölgesi gözlenmiştir. Bu yeni faz bölgesi çok farklı bir faz diyagramı oluşturmaktadır. İlk defa olarak faz diyagramında çoklu şekilde birinci dereceden ve ikinci derecen faz geçişleriyle ve dört farklı düzenli faz ile karşılaşılmıştır.Tüm bu çalışmalara ek olarak Potts modeli için de faz diyagramları incelenmiştir.

ABSTRACTHigher spin magnetic models provide a rich variety of phase transition phenomena, with first- and second- order phases transitions, bicritical, tricritical and other multicritical transitions. The global phase diagrams of these models are obtained with renormalization- group theory.In this study on the spin 3/2 Ising model, using renormalization group theory, an extraordinarily rich solution is obtained with 6 different types of phase diagrams and 4 different ordered phases, exhibiting first-order phase transitions between variously ordered phases, critical points imbedded within ordered phases, and a variety of multicritical points.An unusual bicritical point, at which two second-order transition lines and a first-order transition line meet tangentially, is observed in a field-space phase diagram. However, whereas, in bicritical points studied to date, the second-order lines and the first-order line are on opposite sides of the bicritical point, in the present system one second-order line is on the side of the first-order line. In addition, a new kind of phase regime is noticed which offers a phase diagram topology, to the common knowledge not seen before, with multiple first- and second-order phase transitions meeting and four different ordered phases.In addition, the critical properties and the phase diagram of the Potts model are also studied.