Thermodynamic glass transition in a spin glass without time-reversal symmetry

Abstract

Vidrios de espín son un modelo de larga permanencia para la dinámica lenta que aparece en la transición vítrea. Sin embargo, los vidrios de espín difieren de los vidrios estructurales por una característica fundamental: gozan en el tiempo de una simetría inversa. Esta simetría se puede romper mediante la aplicación de un campo magnético externo, pero desgraciadamente poco se sabe sobre el comportamiento crítico del vidrio de espín en un campo. En este contexto, la dimensión espacial es crucial. Las simulaciones son más fáciles de interpretar en un gran número de dimensiones, pero hay que trabajar por debajo de la dimensión crítica superior (es decir, en d <6) a fin de que los resultados tengan relevancia para los experimentos. Aquí se nos muestra una evidencia concluyente en la presencia de una transición de fase en un vidrio de espín de cuatro dimensiones en un campo. Dos ingredientes fueron cruciales para este logro: las masivas simulaciones numéricas que se llevaron a cabo en el ordenador específico especial Janus y un nuevo y poderoso método de escalamiento de tamaño finito.

Spin glasses are a long standing model for the sluggish dynamics that appears at the glass transition. However, spin glasses differ from structural glasses for a crucial feature: they enjoy a time reversal symmetry. This symmetry can be broken by applying an external magnetic field, but embarrassingly little is known about the critical behaviour of a spin glass in a field. In this context, the space dimension is crucial. Simulations are easier to interpret in a large number of dimensions, but one must work below the upper critical dimension (i.e., in d < 6) in order for results to have relevance for experiments. Here we show conclusive evidence for the presence of a phase transition in a four-dimensional spin glass in a field. Two ingredients were crucial for this achievement: massive numerical simulations were carried out on the Janus special-purpose computer, and a new and powerful finite-size scaling method.