Физическая величина, которая различает разные фазы системы, часто равная нулю в одной фазе и отличная от нуля в другой.Параметр порядка — это физическая величина, которая характеризует степень упорядоченности в системе и различает разные фазы вещества. Обычно он равен нулю в неупорядоченной фазе с высокой симметрией (например, в жидкости) и отличен от нуля в упорядоченной фазе с низкой симметрией (например, в кристалле). Это понятие является центральным в теории фазовых переходов, где параметр порядка меняется непрерывно или скачком при переходе системы между фазами. Примеры включают намагниченность в ферромагнетиках, разность плотностей в переходах жидкость-газ и сверхпроводящую щель в сверхпроводниках.
Концепция параметра порядка была формализована Львом Ландау в 1930-х годах в рамках его теории фазовых переходов, которую он разработал для описания переходов второго рода. Феноменологический подход Ландау был позже расширен Виталием Гинзбургом и другими, чтобы включить пространственные вариации, что привело к теории сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау.
Параметр порядка определяется так, чтобы он отражал существенное нарушение симметрии, происходящее при фазовом переходе. Например, в ферромагнетике параметром порядка является суммарная намагниченность, которая равна нулю выше температуры Кюри (спины ориентированы случайно) и отлична от нуля ниже неё (спины выстроены). В сверхпроводнике параметр порядка — это комплексное число, представляющее макроскопическую волновую функцию куперовских пар; его модуль равен нулю в нормальном состоянии и отличен от нуля в сверхпроводящем состоянии. Поведение параметра порядка вблизи критической точки определяет класс универсальности перехода.
Параметры порядка используются в материаловедении для создания и понимания новых материалов, таких как высокотемпературные сверхпроводники, и в физике конденсированного состояния для изучения экзотических фаз, таких как топологические изоляторы и квантовые спиновые жидкости. Они также появляются в физике мягкого вещества для описания жидких кристаллов и полимеров.
В открытии бозона Хиггса, удостоенном Нобелевской премии 2012 года, вакуумное среднее поля Хиггса действует как параметр порядка для нарушения электрослабой симметрии, придавая массу элементарным частицам.
| \tau | переменная | Параметр порядка (например, намагниченность) — параметр порядка |
| \beta | переменная | Обратная температура (1/k_B T) — inverse temperature 1/Дж |
| D_{\tau} | переменная | Эффективное поле (среднее поле), действующее на параметр порядка — effective field Дж |
| \tanh | оператор | Отображает действительные числа в интервал (-1,1), типично для систем со спином 1/2 — hyperbolic tangent |
| F | переменная | плотность свободной энергии Ландау — free energy density Дж/м³ |
| ψ | переменная | параметр порядка — параметр порядка |
| a | переменная | коэффициент квадратичного члена, зависящий от температуры — landau coefficient a Дж/м³ |
| b | переменная | коэффициент члена четвертой степени — landau coefficient b Дж/м³ |
| c | переменная | коэффициент члена шестого порядка — landau coefficient c Дж/м³ |
| f_ext | переменная | внешнее поле, связанное с параметром порядка — external field Дж/м³ |
