日前,我校引力与宇宙学中心曾化碧教授在国际物理学知名期刊《Physical Review Letters》上发表了题为《Universal breakdown of Kibble-Zurek scaling in fast quenches across a phase transition》的重要创新成果,该论文发现了快速淬火下远离平衡态相变动力学临界现象中的普适规律。
相变是是物理学的一个重要的研究对象。当前,学界对平衡态连续相变及其临界现象的研究已有了丰富的成果,可以用Ginzburg-Landau-Wilson理论很好的描述其表现出普适的临界性质。Tom W. B. Kibble和Wojciech H. Zurek等两位物理学家最早发现,在线性淬火下系统由于分块会导致拓扑缺陷的产生,且缺陷个数和淬火速度满足普适的标度率,即著名的Kibble-Zurek机制。
但近年的研究发现,在快速淬火下,拓扑缺陷个数不再和淬火速度有关,表现出一段平台区域,不能由Kibble-Zurek机制来解释。曾化碧教授及其合作者独创性地抓住了快速淬火下复杂非平衡相变过程的主要矛盾,建立了推广的Kibble-Zurek机制,成功解释了这一新的现象,阐明了在快速淬火下系统拓扑缺陷个数出现平台的原因。 该研究还进一步预测了关于平台性质的一些普适规律,包括平台拓扑缺陷数目、平台的结束位置和末态的关系等。这些普适规律在一维离子链的结构相变、量子伊辛模型的相变过程、二维超流相变的数值模拟中得到了验证,也能在未来的实验中得到观测。
该论文第一作者为曾化碧教授,扬州大学为第一完成单位,博士生夏传印为第二作者。该研究由学校引力与宇宙学中心联合卢森堡大学的 Adolfo del Campo 教授共同完成。