Investigation of equilibrium and dynamic behaviors of mixed spin (1, 3/2) ising system

Abstract

Sabit dış manyetik alanın yokluğunda ve varlığında, en yakın komşu bilinear ve kristal alan etkileşme Hamiltoniyenli karma spin (1, 3/2) Ising sisteminin denge davranışı kümesel değişim metoduyla araştırıldı. Bu araştırmalar, ferrimanyetik ve anti-ferrimanyetik durumlar için yapıldı. Özellikle, düzen parametrelerinin sıcaklığa göre değişimleri ayrıntılı incelendi ve sistemde oluşan kararlı durumlara ilaveten yarı-karalı ve karasız durumlar da tespit edildi. Kararlı durumların birinci- ve ikinci-dereceden faz geçişi geçirdiği ve yarıkararlı durumların ise yalnız birinci-dereceden faz geçişi geçirdiği gözlendi. Ayrıca, kararlı faz diyagramlara ilaveten yarıkararlı faz diyagramları da elde edildi. Kararlı, yarıkararlı ve kararsız durumların doğru olarak tespit edilip edilmediğinden emin olmak için sistemin dengesiz davranış ise yol ihtimaliyet metoduyla incelendi. Dengesiz davranışını açıklayan denklem sisteminin çözümleri akış diyagramları şeklinde verildi. Bu akış diyagramlarından, denge durumunda gözlenen kararlı, yarı-karalı ve karasız durumların doğru olarak elde edildiği gözlendi. Akış diyagramları, yarı-karalı ve kararsız durumların rolünü ve başlangıç koşullarının önemini ve aynı zamanda sistemin yarı kararlı durumlarda nasıl durulup kaldığını da sergilemektedir. Akış diyagramlarından, yarı kararlı durumların bazı özellikleri de açıkça gözlenmektedir. Anahtar Kelimeleri: Karma spin (1, 3/2) Ising sistem, Yarı-karalı ve kararsız durumlar, Faz geçişleri, faz diyagramlari, Kümesel Değişim Metodu, Yol İhtimaliyet Metodu, Akış Diyagramları

The equilibrium behavior of the mixed spin (1, 3/2) Ising system Hamiltonian with bilinear nearest-neighbor pair interaction and a crystal-field interaction under the absence and presence of a constant external magnetic field has been investigated by using the cluster variation method. These investigations have been done for ferrimagnetic and antiferrimagnetic cases. In particular, thermal variations of order parameters have been studied in detail to determine the metastable and unstable states in addition to the stable states. It has been found that system undergoes first- and second-order phase transitions for stable states but it always undergoes a first-order phase transition for metastable branches of order parameters. Besides these, metastable phase diagrams, along with stable phase diagrams have also been obtained. Dynamics of the system have been examined by using the path probability method. Numerical solutions of dynamic equations have been given in the form of flow diagrams. These flow diagrams clearly display the stable, metastable and unstable states in which obtained in the equilibrium case. Flow diagrams also display the role of the metastable, unstable states and initial conditions as well as how the system is trapped in the metastable states. Some properties of the metastable states are clearly observed from flow diagrams. Keywords: Mixed spin (1, 3/2) Ising system, Metastable and unstable states, Phase transitions, Phase diagrams, Cluster Variation Method, Path Probability Method, Flow Diagrams