In un recente articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , i ricercatori del gruppo di nanomagnetismo presso nanoGUNE hanno riportato anomalie finora sconosciute vicino alle transizioni di fase dinamiche (DPT). Tali anomalie non esistono nelle corrispondenti transizioni di fase termodinamiche (TPT), e quindi costituiscono una netta differenza tra DPT e TPT, anche se la loro equivalenza è stato il risultato chiave di oltre due decenni di ricerca da parte di molti gruppi in tutto il mondo.

Lo studio del comportamento dinamico e della formazione di schemi cinetici nei sistemi interagenti è importante in aree così diverse come l'emissione laser, la formazione di dune di sabbia o attività cerebrale. Di conseguenza, lo studio dei fenomeni dinamici di non equilibrio è della massima importanza, e la sua comprensione dettagliata si basa in modo cruciale su modelli appropriati. Uno di questi modelli è il modello cinetico di Ising (kIM) ampiamente utilizzato. che possono esibire tipi qualitativamente diversi di comportamento dinamico, comprese le transizioni di fase dinamiche, nonostante la sua semplicità. Dopo più di due decenni di ricerca utilizzando il kIM, è emerso un consenso sul fatto che le proprietà dei DPT sono veramente analoghe a quelle dei TPT. Il nuovo lavoro del team nanoGUNE, però, ha rivelato che queste somiglianze tra le transizioni di fase dinamiche e termodinamiche sono molto più limitate di quanto si pensasse in precedenza.

Sorprendentemente, il lavoro appena pubblicato ha riportato le deviazioni più significative che si verificano quando la dinamica è lenta. Questo è inaspettato, perché si intende generalmente che la dinamica lenta si avvicina al comportamento termodinamico, e la maggior parte degli studi sperimentali sulle proprietà di equilibrio sono, infatti, studi di dinamica lenta, in cui i parametri esterni vengono modificati così lentamente che si può presumere che il sistema sia arbitrariamente vicino alle condizioni di equilibrio termodinamico. Però, il nuovo lavoro di Riego et al. mostra che i DPT lenti sono molto diversi dai TPT convenzionali, mentre i DPT veloci mostrano la piena equivalenza precedentemente postulata ai TPT.

Gli autori hanno studiato tramite esperimenti e calcoli il comportamento dettagliato di un sistema ferromagnetico che imita il kIM dopo essere stato sottoposto a una combinazione di un campo magnetico oscillatorio di ampiezza H0 e periodo P, e un campo di polarizzazione costante Hb. Quando il campo è spazzato velocemente, la magnetizzazione M del sistema non può seguire l'inversione di campo e quindi presenta un valore medio di ciclo diverso da zero Q=, che è il parametro d'ordine dello stato dinamico. Q(P, Si è ipotizzato che i diagrammi Hb ) dei DPT siano equivalenti a M(T, H), diagrammi per TPT dove T e H sono rispettivamente la temperatura e il campo applicato. contemporaneamente, i diagrammi di suscettibilità sono stati intesi come identici, esibendo un unico picco acuto a causa della divergenza di suscettibilità nel punto critico. Però, lo studio dettagliato dei ricercatori nanoGUNE mostra ora che ci sono caratteristiche aggiuntive anomale che si verificano per i DPT in caso di transizioni di fase dinamiche lente che appaiono come bande laterali di suscettibilità nello stato paramagnetico, e per i quali non esiste equivalenza nei TPT. Solo per DPT veloci, l'equivalenza ai TPT è preservata come si può vedere in figura.