MATIÈRE (physique)Transitions de phase

Pour pouvoir définir un paramètre d'ordre, il faut que, lors de la transition, le passage d'une phase à l'autre s'accompagne de la perte de certains éléments de symétrie. Dans le cas déjà cité de la transition paramagnétique-ferromagnétique, l'aimantation joue le rôle de paramètre d'ordre. Pour les alliages, dans la phase désordonnée, certains sites de la structure sont équivalents. Permuter entre eux deux atomes occupant deux sites équivalents ne modifie en rien la structure. Les sites sont indiscernables. Le groupe de symétrie de la phase désordonnée est un groupe de permutations. Dans la phase ordonnée, les sites ne sont plus tous équivalents, certains étant occupés préférentiellement par un type d'atome. Le groupe de symétrie de la phase ordonnée comporte donc moins d'éléments. On dit que la transition de phase brise la symétrie de la phase désordonnée. La modification de la symétrie apparaît dès que se manifeste la plus légère occupation préférentielle de certains sites. Soit, plus précisément, un alliage dont la structure désordonnée comporte, comme dans le laiton β, deux types de sites équivalents. Le groupe de symétrie de cette phase n'a que deux éléments : la permutation identique, qui laisse les sites inchangés, et la permutation qui échange les deux sites. Pour définir un état du système, on peut se donner les proportions n₁ et n₂ des deux types d'atomes occupant l'un des réseaux. Si, à la température T, l'alliage est en équilibre thermodynamique, les valeurs de n₁ et de n₂ sont telles que l'énergie libre F(T ; n₁, n₂) est minimale. En tant que fonction de n₁ et de n₂, F est invariante par permutation de n₁ et de n₂. On a donc :

Pour étudier les propriétés de symétrie de F, les variables n₁ et n₂ ne sont pas les plus appropriées. Les variables ν et η, définies par :

et :sont préférables, car, lorsqu'on permute n₁ et n₂, ν ne change pas et η ne fait que changer de signe. Dans la phase désordonnée, toute fonction de n₁ et de n₂ qui n'est pas invariante pa [...]