論文の概要: Magnetocaloric effect for a $Q$-clock type system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14000v2
• Date: Thu, 14 Nov 2024 14:13:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-15 15:21:42.327940
• Title: Magnetocaloric effect for a $Q$-clock type system
• Title（参考訳）: Q$-clock型系に対する磁化効果
• Authors: Michel Aguilera, Sergio Pino-Alarcón, Francisco J. Peña, Eugenio E. Vogel, Natalia Cortés, Patricio Vargas,
• Abstract要約: スピンの正方格子に対応する作用物質における磁気音響効果 (MCE) を$Q$の向きで検討した。 エントロピーを得ることにより、スピン系の外部磁場が変化する等温過程を通じて、MCEを定量化することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: In this work, we study the magnetocaloric effect (MCE) in a working substance corresponding to a square lattice of spins with $Q$ possible orientations, known as the ``$Q$-state clock model". When the $Q$-state clock model has $Q\geq 5$ possible configurations, it presents the famous Berezinskii Kosterlitz Thouless (BKT) phase associated with vortices states. We calculate thermodynamic quantities using Monte Carlo simulations for even $Q$ numbers, ranging from $Q=2$ to $Q=8$ spin orientations per site in a lattice. We use lattices of different sizes with $L\times L = 8^{2}, 16^{2}, 32^{2}, 64^{2}, \text{and}\ 128^{2}$ sites, considering free boundary conditions and an external magnetic field varying between $B = 0$ and $B=1$ in natural units of the system. By obtaining the entropy, it is possible to quantify the MCE through an isothermal process in which the external magnetic field on the spin system is varied. In particular, we find the values of $Q$ that maximize the MCE depending on the lattice size and the magnetic phase transitions linked with the process. Given the broader relevance of the $Q$-state clock model in areas such as percolation theory, neural networks, and biological systems, where multi-state interactions are essential, our study provides a robust framework in applied quantum mechanics, statistical mechanics and related fields.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,スピンの正方格子に対応する作用物質における磁気音響効果 (MCE) について検討する。 Q$状態クロックモデルが$Q\geq 5$構成を持つとき、有名なベレジンスキー・コステリッツ・トゥーレス(BKT)位相を渦状態に関連付ける。 モンテカルロシミュレーションを用いて,Q=2$ から$Q=8$ のスピン配向を格子内で計算する。 L = 8^{2}, 16^{2}, 32^{2}, 64^{2}, \text{and}\ 128^{2}$ site を持つ異なる大きさの格子を用いて、自由境界条件と、系の自然単位において$B = 0$から$B=1$の間で変化する外部磁場を考える。 エントロピーを得ることにより、スピン系の外部磁場が変化する等温過程を通じて、MCEを定量化することができる。 特に,MCEを最大化する$Q$の値が,格子サイズやプロセスに関連付けられた磁気相転移に依存する。 パーコレーション理論,ニューラルネットワーク,生体システムなど,多状態相互作用が不可欠である領域におけるQ$状態クロックモデルとの関連性を考えると,本研究は応用量子力学,統計力学および関連分野における堅牢な枠組みを提供する。

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