XY-Modell

Das XY-Modell ist eine Verallgemeinerung des Ising-Modells der statistischen Mechanik, mit dem der Magnetismus und andere physikalischen Erscheinungen beschrieben werden können. Das XY-Modell ist der Spezialfall $n=2$ des allgemeineren n-Vektor-Modells (die anderen Spezialfälle dieses Modells sind das Ising-Modell mit $n=1$ und das Heisenberg-Modell mit $n=3$).

Es wurde schon 1950 von Yōichirō Nambu in Zusammenhang mit dem zweidimensionalen Ising-Modell betrachtet. Elliott Lieb, Daniel Mattis und T. Schultz gaben 1961 eine exakte Lösung des XY-Modell von Spin 1/2-Teilchen in einer Dimension. Dabei verwendeten sie die Jordan-Wigner-Transformation.

Das XY-Modell besteht aus $N$ Spins ${\vec {s_{i}}}$, die durch Einheitsvektoren dargestellt werden. Sie sind auf den Punkten eines Gitters beliebiger Dimension angeordnet, können aber nur in einer Ebene ausgerichtet sein; daher die Bezeichnung XY und der Spezialfall $n=2$.

Der Hamiltonian für das XY-Modell ist gegeben durch:

$H=-J\sum _{\langle i,j\rangle }{\vec {s}}_{i}\cdot {\vec {s}}_{j}-{\vec {H}}\sum _{i=1}^{N}{\vec {s}}_{i}$

wobei

• über die nächsten Nachbarspins summiert wird
• „$\cdot$“ das Standardskalarprodukt für den zweidimensionalen euklidischen Raum und
• $J$ die Kopplungskonstante
• ${\vec {H}}$ ein externes Magnetfeld ist.

Der Ordnungsparameter des XY-Modells ist die Magnetisierung ${\vec {M}}=(M_{x},M_{y})$ und somit ein Vektor in der XY-Ebene. Ein Phasenübergang kann für zwei- und höherdimensionale Gitter auftreten. In zwei Dimensionen ist dies kein normaler kontinuierlicher Phasenübergang oder Phasenübergang erster Ordnung, sondern der durch keinen herkömmlichen lokalen Ordnungsparameter beschreibbare Kosterlitz-Thouless-Übergang. Dieser ist der Hauptgrund, warum das XY-Modell für die theoretische Physik interessant ist.

Siehe auch

• Hexatische Phase

Weblinks

• Java-Applet zur Visualisierung des Ising- und XY-Modells