Ein Phasenübergang ist ein vor allem in der Physik und Chemie benutzter Begriff, um qualitative Zustandsänderungen eines Materials bei Variation der Außenbedingungen (Temperatur, Druck, Magnetfeld,...) zu beschreiben. Am Phasenübergang gehen unterschiedliche Phasen, Aggregatzustände oder, allgemein, makroskopische Ordnungszustände eines Materials ineinander über. Die verschiedenen Phasen lassen sich als Funktionen der äußeren Bedingungen in Phasendiagrammen darstellen, wobei die Stabilitätsbereiche der Phasen durch Phasengrenzlinien beschrieben werden.
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Man unterscheidet Phasenübergänge erster Ordnung, bei denen latente Wärme auftritt, und kontinuierliche Phasenübergänge.
Beispielsweise ist reines Wasser bei Normaldruck und einer Temperatur von Null Grad Celsius, also an seinem Schmelzpunkt, entweder eine Flüssigkeit oder ein Feststoff. Zur Überführung vom festen in den flüssigen Zustand muss zusätzlich Wärmeenergie (in Form von latenter Wärme) zugeführt werden, ohne dass es zu einer tatsächlichen Temperaturerhöhung kommt. Das Schmelzen von Eis ist also ein Phasenübergang erster Ordnung.
Ein ferromagnetischer Stoff verliert hingegen ab einer kritischen Temperatur (der Curie-Temperatur) seine ferromagnetische Ordnung und wird paramagnetisch, ohne dass dabei zusätzlich latente Wärme auftritt. Dieses Verhalten kennzeichnet einen kontinuierlichen Phasenübergang.
Beispiele für Phasenübergänge sind:
In zweidimensionalen Materialien, z. B. in dünnen magnetischen Schichten, kann es nur unter eingeschränkten Bedingungen langreichweitige Ordnung und damit einen Phasenübergang geben. Dieser interessante Aspekt wird im Mermin-Wagner-Theorem (nach N. David Mermin und Herbert Wagner) behandelt und ist auch experimentell untersucht worden.
Theoretische Beschreibungen von Phasenübergängen gehen von einem Ordnungsparameter aus (z.B. der Magnetisierung bei der Umwandlung eines Ferromagneten in einen Paramagneten). Bei kontinuierlichen Phasenübergängen geht der Ordnungsparameter bei Annäherung an den Umwandlungspunkt kontinuierlich gegen Null (dagegen springt er an einem Phasenübergang 1. Ordnung) und die Korrelationslänge divergiert (bei einer Umwandlung 1. Ordnung bleibt sie endlich).
Interessanterweise lassen sich sehr unterschiedliche Arten von kontinuierlichen Phasenübergängen in Universalitätsklassen zusammenfassen, was letztlich erneut auf die Divergenz der Korrelationslänge zurückzuführen ist. Diese Klassen können durch einige wenige Parameter charakterisiert werden. Beispielsweise verschwindet der Ordnungsparameter in der Nähe des kritischen Punktes, z. B. als Funktion des Temperaturabstandes zum Übergangspunkt, in der Form eines Potenzgesetzes. Der zugehörige Exponent, der kritische Exponent, ist ein solcher Parameter. Der Zusammenhang zwischen grundlegenden Symmetrien der jeweiligen Phasen und den Werten dieser Parameter ist im Rahmen der Statistischen Physik in den letzten Dekaden ausführlich theoretisch untersucht und auch in einer Vielzahl von Experimenten (nicht nur im Space Shuttle) sowie in Computersimulationen überprüft worden.
Bei theoretischen Beschreibungen von Phasenübergängen wird mitunter die Landau- oder Mean-Field-Theorie benutzt. Dabei werden jedoch kritische thermische Fluktuationen vernachlässigt, die in der Umgebung des Übergangs eine wesentliche Rolle spielen können (und z.B. in der kritischen Opaleszenz beobachtet werden). Die Landau-Theorie kann trotzdem als Ausgangspunkt genauerer Theorien (von der Skalentheorie von Pokrowski und Patashinski bis hin zur epsilon-Entwicklung von K.G. Wilson und M.E. Fisher) wertvolle erste Einsichten vermitteln.
Dies ist insbesondere von Kenneth G. Wilson erkannt worden, der 1982 den Nobelpreis für bahnbrechende Arbeiten über kontinuierliche Phasenübergänge erhielt. Wilson ist einer der entscheidenden Pioniere der Renormierungsgruppentheorie, die berücksichtigt, dass bei kontinuierlichen Phasenübergängen die kritischen Fluktuationen auf vielen Längenskalen in selbstähnlicher Form stattfinden.
Analoge Theorien finden heute in vielen Bereichen der Physik und Mathematik Anwendung.
Anna Akhmatova et Marina Tsvetaeva
Deux femmes russes poètes prises au coeur de la tourmente russe du début du siècle, deux femmes russes reclues dans leur oeuvre face à un monde hostile. Ces deux femmes russes sont le visage de la Russie ancienne et moderne.
"Qu'une femme russe vaut bien plus, en somme que les hommes russes qui se battent, et que leur chagrin pour les hommes me fait aimer les femmes russes ici-bas."