Lab 04 — Magnetism

スピンと磁石の相転移

各マスはミクロな磁石（スピン、↑=緑 / ↓=金）。隣同士は向きが揃うとエネルギーが下がり、熱がそれを乱します — 2D イジング模型です。温度を臨界温度 Tc ≈ 2.27 より下げると、無秩序だった格子が突然どちらかの向きに揃う「自発磁化」が起こります。鉄が磁石になれるのはこの相転移のおかげ。外部磁場 H をかけると好きな向きに傾けられます。

磁化 M(t) のグラフは −1（全部↓）から +1（全部↑）。Tc 直下では緑と金の島（磁区・ドメイン）がせめぎ合いながら、ゆっくり大きく育っていきます — 本物の磁石の中でも同じことが起きています。島の縁がほのかに光っているのは「磁壁」。向きの違うスピンが隣り合って、余分なエネルギーを払っている場所です。H = 0 のとき、どちらの向きに揃うかは完全に偶然です（自発的対称性の破れ）。