Fenômenos críticos em gases de rede

dc.creatorAntonio Goncalves da Cunha Neto
dc.date.accessioned2019-08-14T21:20:55Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:12:15Z
dc.date.available2019-08-14T21:20:55Z
dc.date.issued2012-09-06
dc.description.abstractCritical properties of lattice gases with nearest-neighbor exclusion (NNE) are investigated via adaptive-window Wang-Landau sampling (WLS) on the square and simple cubic lattices, for which the model is known to exhibit an Ising-like phase transition. We study the particle density, order parameter, compressibility, Binder cumulant and susceptibility, in efforts to test WLS, which has been used quite widely in recent years, in the context of lattice gaes. Of considerable interest is whether it is possible to estimate critical exponents reliably using WLS with adaptive windows. We find that method yields results in fair agreement with values (in two dimensions) and numerical estimates (in three dimensions). In the next study using WLS, we investigate entropic demixing in a two-dimensional binary lattice-gas mixture. The system consists of large particles which exclude occupation of nearest neighbor-sites and small particles with on-site exclusion only. We study the critical properties of the system and compare our results with exact enumerations and with the case when Zs= 0, i.e, the NNW lattice gas. The phase diagram of the model ir obtained through Monte Carlo simulation for lattice sizes up 48x48. The diagram in the density-plane is used to obtain the densities at tricritical point as pl,t= 0,2029 (1) and ps,t= 0,318 (2). We stress that WLS permits the avaliation of the number of configurations, restricting the sample over onde window. We observe that attempts to restrict the sampling to a subset of the full energy range lead to distortions in the density of states. It limits the evaluation of the density of states for larger system, necessary to contour finite size effects. To avoid this disadvantage we propose a new Monte Carlo technique. We introduce tomographic entropic sampling, a scheme which uses multiple studies, starting from different regions of configuration space, to yield precise estimates of the number of configurations over the full range of energies, without dividing the latter into subsets or windows. Applied to the Ising model on the square lattice, the method yields the critical temperature to an accuracy of about 0,01%, and critical exponents to 0.5% or better. Predictions for systems sizes L= 10-160, for the temperature of the specific heat maximum, and the specific heat at the critical temperature, are in very close agreement with exact results. For the Ising model on the simple cubic lattice the critical temperature is given to within 0,004% of the best avaible estimates, using results for system sizes 8-32; the exponent ratios â/í and /í are given to within about 3% and 1%, respectively, of the best avaible estimates. In both two and three dimensions, results for the antiferromagnetic critical point are fully consistent with those of the ferromagnetic transition. Application to the lattice gas with nearest-neighbor exclusion on the square lattice again yields the critical chemical potential and exponent ratios â/í and /í to good precision.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/MPDZ-8XVGAA
dc.languagePortuguês
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectMétodo de Monte Carlo
dc.subjectGases
dc.subjectTransformações de fase (Física estatística)
dc.subjectFísica
dc.subject.otherMétodo de Monte Carlo
dc.subject.otherGases
dc.subject.otherFisica
dc.subject.otherTransformações de fase
dc.titleFenômenos críticos em gases de rede
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor1Ronald Dickman
local.contributor.referee1Joao Antonio Plascak
local.contributor.referee1Ricardo Schwartz Schor
local.contributor.referee1Marcia Cristina Bernardes Barbosa
local.contributor.referee1Jurgen Fritz Stilck
local.description.resumoPropriedades críticas de gases de rede com exclusões de primeiros vizinhos (NNE) estão investigadas através de amostragem de Wang-Landau (WLS) com janelas ajustáveis na rede quadrada e cúbica simples, para as quais o modelo exibe uma transição de fase tipo Ising. Estudamos a densidade de partículas, parâmetro de ordem compressibilidade, cumulante de Binder e susceptibilidade, com o intuito de testar WLS, o qual tem sido amplamente utilizado nos últimos anos, no contexto de gases de rede. É de considerável interesse se é possível estimar expoentes críticos com segurança usando WLS com janelas ajustáveis. Observamos que o método leva a resultados em razoável acordo com valores exatos (em duas dimensões) e estimativas numéricas (em três dimensões). No próximo estudo usando WLS, investigamos uma separação entrópica em uma mistura binária de gás de rede em duas dimensões. O sistema consiste de partítilas "grandes" que excluem a ocupação dos sítios primeiros vizinhos e partítilas "pequenas" com apenas um sítio de exclusão. Estudamos as propriedades críticas do sistema e comparamos nossos resultados com enumerações exatas e com o caso quando Zs=0, ou seja, o gás de rede NNEE. O diagrama de fases do modelo é obtido através de simulações de Monte Carlo para tamanhos de rede ate 48 X 48. O diagrama no plano das densidades é usado para obter as densidades no ponto tricrítico como l,t = 0,2029(1) e s,t = 0,318(2). Reforçamos que WLS permite a avaliação do número de configurações, restrito a amostragem a uma únicanica janela. Observamos que tentativas de restringir a amostragem a subconjuntos do intervalo de energias leva à distorções na densidade de estados. Isto limita a avaliação do número de configurações para sistemas grandes, necessário para contornar efeitos de tamanho finito. Para evitar essa desvantagem propomos uma nova técniica de Monte Carlo. Introduzimos uma amostragem entrópica tomográfica, um esquema que usa múltiplos estudos, começando de diferentes regiões do espaço de configurações, levando a estimativas precisas do número de configurações sobre o intervalo completo de energias, sem dividi-lo em subintervalos ou janelas. Aplicado ao modelo de Ising na rede quadrada, o método leva a temperatura com uma precisão de aproximadamente 0,01% e expoentes críticos com 0,5% ou melhor. Predições para tamanhos de sistema L = 10-160, para a temperatura do Máximo do calor específico e para o calor específico na temperatura crítica, estão em última concordância com resultados exatos. Para o modelo de Ising na rede cúbica simples a temperatura critica é obtida com precisão de 0,004% em relação à melhor estimativa disponível, usando resultados para tamanhos de sistemas 8-32; as razões de expoentes /V e Y/V estão dadas com precisão de aproximadamente 3% e 1%, respectivamente, com base nas melhores estimativas disponíveis. Em ambas duas e três dimensões, resultados para o ponto crítico antiferromagnético s&atilode;o completamente consistentes com aqueles da transição ferromagnética. Aplicações ao gás de rede com exclusão de primeiros vizinhos na rede quadrada novamente levam ao potencial químico crítico e razões de expoentes /V e Y/V com boas precisões.
local.publisher.initialsUFMG

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