Metastate

In der statistischen Mechanik ist der Metazustand ein Wahrscheinlichkeitsmaß auf dem Raum aller thermodynamischen Zustände eines Systems mit eingefrorener Zufälligkeit. Der Begriff Metazustand wurde in diesem Kontext erstmals 1996 von Charles M. Newman und Daniel L. Stein verwendet. ^{[ 1 ]}

Es wurden zwei unterschiedliche Versionen vorgeschlagen:

1) Die Aizenman -Wehr-Konstruktion, ein kanonischer Ensembleansatz, konstruiert den Metazustand durch ein Ensemble von Zuständen, die durch Variation der Zufallsparameter im Hamiltonoperator außerhalb des betrachteten Volumens erhalten werden. ^{[ 2 ]}

2) Der Newman - Stein- Metazustand, ein mikrokanonischer Ensembleansatz , konstruiert einen empirischen Mittelwert aus einer deterministischen (d. h. unabhängig von der Zufälligkeit gewählten) Teilfolge von Gibbs-Verteilungen endlichen Volumens . ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]}

Für euklidische Gitter wurde bewiesen ^{[ 4 ]} , dass stets eine deterministische Teilfolge existiert, entlang derer die Konstruktionen von Newman-Stein und Aizenman-Wehr zum selben Metazustand führen. Dieser Metazustand ist besonders nützlich in Systemen, in denen deterministische Volumenfolgen nicht zu einem thermodynamischen Zustand konvergieren und/oder viele konkurrierende beobachtbare thermodynamische Zustände existieren.

Alternativ kann „Metazustand“ auch thermodynamische Zustände bezeichnen , in denen sich das System in einem metastabilen Zustand befindet (beispielsweise überhitzte oder unterkühlte Flüssigkeiten, deren tatsächliche Temperatur über bzw. unter dem Siedepunkt bzw. Gefrierpunkt liegt, der Stoff aber noch flüssig ist). ^{[ 5 ] [ 6 ]}