二次遷移（にじてんい）

二次遷移とは

二次遷移は、物理学における相転移の一種であり、物質の状態が変化する際に起こる現象です。一次遷移とは異なり、二次遷移は相転移点において潜熱を伴いません。つまり、物質のエネルギーが急激に変化することなく、物理的性質が連続的に変化します。

二次遷移の例

二次遷移の代表的な例としては、強磁性体の磁化の消失、超伝導体の超伝導状態への移行、液体ヘリウムの超流動状態への移行などが挙げられます。これらの現象では、温度を変化させることで物質の磁気的、電気的、流動的な性質が徐々に変化します。

二次遷移の特徴

二次遷移は、以下の特徴を持ちます。

• 潜熱を伴わない: 相転移点において、物質のエネルギーが急激に変化しません。
• 物理的性質の連続的な変化: 磁化、電気伝導度、比熱などの物理的性質が連続的に変化します。
• 臨界現象: 相転移点付近では、臨界現象と呼ばれる特異な振る舞いを示します。例えば、相関長が無限大に発散したり、ゆらぎが増大したりします。
• 数学的モデル: 二次遷移は、数学的なモデルを用いて記述することができます。代表的なモデルとしては、イジングモデルやハイゼンベルクモデルなどがあります。

二次遷移と一次遷移の違い

一次遷移と二次遷移の主な違いは、潜熱の有無と物理的性質の変化の仕方にあります。一次遷移では、相転移点において潜熱を伴い、物理的性質が不連続に変化します。一方、二次遷移では、潜熱を伴わず、物理的性質が連続的に変化します。

応用

二次遷移の原理は、様々な分野に応用されています。例えば、材料科学においては、新しい機能性材料の開発に役立てられています。また、宇宙論においては、初期宇宙における相転移の研究に用いられています。