天天熱頭條丨研究揭示簡單玻璃模型中的動力學Gardner轉變

近年來，自旋玻璃研究中發展的復本對稱破缺范式在描述阻塞轉變問題上取得了突破性進展。某些結構玻璃中被證明存在從簡單到具有分形結構的自由能景觀的復本對稱破缺相變。該轉變稱為Gardner相變，阻塞態被歸結為全階復本對稱破缺的Gardner玻璃相的高壓/低溫極限態。諾貝爾物理學獎獲得者Giorgio Parisi等在無限維極限下，得到了硬球玻璃相的熱力學精確解，從而定量解釋了阻塞轉變的臨界性。

然而，現實中的無序態多是在非平衡條件下形成的，對比Gardner物理的普遍性即使在簡化的平均場自旋玻璃中仍是尚未解決的問題。此外，在一個系統中取得的非平衡復本破缺問題上的突破有助于推動其他相關復雜系統的研究，動力學復本對稱破缺研究因而備受關注。本研究通過模擬簡單的硬碟玻璃模型研究這一問題。該研究分析了反常動力學并定義了動力學轉變。該工作根據自由能景觀的復雜性，首次給出了完整的玻璃相圖。該成果縮小了非平衡條件下的實驗和熱力學理論研究之間的距離，為構建普適的動力學玻璃理論鋪設了道路。

近日，相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》【PNASe2218218120（2023）】上。該工作由中國科學院理論物理所研究員周海軍及其課題組博士后廖沁怡、中國科學技術大學教授徐寧、法國蒙彼利埃大學研究員Ludovic Berthier合作完成。理論物理所為第一完成單位。研究工作得到國家自然科學基金重點項目和面上項目、中國科學院和Simons基金的支持。部分計算在中國科大超算中心平臺完成。

玻璃相圖：自上而下，在增大壓強趨于阻塞態（紅線）的過程中，系統總是先經歷Gardner轉變（橘線與淺藍線）。臨界阻塞因此受Gardner物理控制。