在最近发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员提出了一种新理论，可以预测各种相变过程中的缺陷密度。这项研究为材料科学、高能物理和宇宙学等领域缺陷形成的探索开辟了新途径。

“相变是日常生活的一部分，也是高能物理的基本现象，在早期宇宙中是不可避免的，”洛斯阿拉莫斯科学家、论文第一作者铃木文香 (Fumika Suzuki) 说道。“我们的研究表明，当与成核理论相结合时，针对二阶或连续相变提出的 Kibble-Zurek 机制可以扩展到预测更广泛相变范围内的缺陷形成。”

一阶和二阶相变

在一级相变中，系统的某些部分可能先于其他部分进入新相——想象一下水沸腾，水沸腾时会形成气泡。在二级相变中，整个系统会同时相变。超导体和带电超流体等系统可以经历二级相变，在外部参数(如温度或场)的影响下，可以发展出一级特性。

Kibble-Zurek 机制以洛斯阿拉莫斯物理学家兼论文合著者 Wojciech Zurek 的名字命名，预测了由于相变而形成的拓扑缺陷的密度，最初仅适用于二阶相变。

但通过将 Kibble-Zurek 机制与描述一级相变中对称性破缺动力学的成核理论相结合，Suzuki 和 Zurek 可以扩展 Kibble-Zurek 机制，以预测结合了一级和二级相变特征的“可调”相变中形成的缺陷密度。

例如，该团队的理论可以在液晶中的弗雷德里克斯相变中进行测试，该相变可以在一级和二级之间连续调整。

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