Phénomène critique

vignette|Point critique de l'éthane : 1. état subcritique, liquide et gaz ; 2. opalescence critique ; 3. fluide supercritique. En physique, un phénomène critique est un phénomène associé à une transition de phase du deuxième ordre d'un système thermodynamique. Par exemple la transition de phase ferromagnétique et le comportement au voisinage du point critique liquide-gaz. La plupart des phénomènes critiques proviennent d'une divergence de la ou d'un ralentissement de la dynamique. Les phénomènes critiques présentent des relations d'échelle entre différentes grandeurs, une forme d'universalité et un comportement fractal. Le comportement critique diffère de l'approximation du champ moyen car les corrélations deviennent de plus en plus importantes lorsque le système approche du point critique. De nombreuses propriétés du comportement critique d'un système peuvent être décrites dans le cadre du groupe de renormalisation. Le modèle d'Ising du ferromagnétisme en deux dimensions avec des spins pouvant prendre deux positions : +1 et -1, peut servir d'exemple pour expliquer l'origine physique des phénomènes critiques. En dessous de la température de Curie ou température critique Tc, le système présente un ordre ferromagnétique à grande échelle ; au-dessus, il est paramagnétique et apparemment désordonné : à la limite, à la température zéro, le système ne peut prendre qu'un seul signe global, +1 ou -1 ; en dessous de Tc, le système est encore dans un état globalement magnétisé mais des grappes du signe opposé apparaissent. Lorsque la température augmente, ces grappes commencent à contenir elles-mêmes de plus petites grappes de signe opposé. Leur taille typique, notée est la et croît avec la température jusqu'à ce qu'elle diverge à Tc ; au-dessus de Tc, le système devient un amas de grappes qui n'a plus de magnétisation globale. Le système est alors globalement désordonné mais il contient des grappes ordonnées ; la longueur de corrélation (la taille typique des grappes ordonnées) diminue maintenant avec la température et à la limite, à une température infinie, le système devient complètement désordonné et la longueur de corrélation redevient nulle.