포츠 모형

통계역학에서 포츠 모형(영어: Potts model)은 이징 모형을 일반화한, 상호작용하는 스핀들을 나타내는 격자 모형이다.

n개 상태 포츠 모형은 격자 위에 정의된다. 격자의 각 꼭짓점 ${\displaystyle i}$에는 "스핀" ${\displaystyle \theta _{i}}$가 위치해 있는데, 이는 n개의 서로 다른 값을 가질 수 있다.

${\displaystyle \theta _{i}\in \{0,2\pi /n,4\pi /n,6\pi /n,\dots ,2\pi (n-1)/n\}}$

(표준) 포츠 모형의 해밀토니언은 다음과 같다.

${\displaystyle H=-\epsilon \sum _{\langle ij\rangle }\delta (\theta _{i},\theta _{j})}$

여기서 ${\displaystyle \delta }$는 크로네커 델타이다. ${\displaystyle \sum _{\langle ij\rangle }}$은 변으로 연결돼 있는 꼭짓점 쌍 ${\displaystyle i,j}$에 대한 합이다.

벡터 포츠 모형의 해밀토니언은 다음과 같다.

${\displaystyle H=-\epsilon \sum _{\langle ij\rangle }\cos(\theta _{i}-\theta _{j})}$

${\displaystyle n=2,3}$인 경우, 표준 포츠 모형과 벡터 포츠 모형은 서로 동등하고, ${\displaystyle n=4}$인 경우에도 연관지을 수 있다. ${\displaystyle n>4}$인 경우, 표준 포츠 모형과 벡터 포츠 모형은 알려진 관계가 없다. ${\displaystyle n=2}$인 포츠 모형은 이징 모형과 동등하며, ${\displaystyle n\to \infty }$인 벡터 포츠 모형은 (고전적) XY 모형으로 수렴한다.

1943년에 줄리어스 애시킨(영어: Julius Ashkin)과 에드워드 텔러가 ${\displaystyle n=4}$인 벡터 포츠 모형을 고려하였다.^[1] 이 때문에 이 경우를 애시킨-텔러 모형(영어: Ashkin–Teller model)이라고도 한다.

일반적인 포츠 모형과 벡터 포츠 모형은 렌프리 포츠(영어: Renfrey B. Potts)가 1951년 박사 학위 논문에서 정의하였다.^[2]

• 최소 모형 (등각 장론)

• Baxter, R. J. (1982). 《Exactly Solved Models in Statistical Mechanics》. Academic Press. MR 0690578. 2013년 7월 4일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2013년 7월 8일에 확인함. 
• Wu, Fa-Yueh (1982). “The Potts model”. 《Reviews of Modern Physics》 54 (1): 235–268. Bibcode:1982RvMP...54..235W. doi:10.1103/RevModPhys.54.235. 
• Deguchi, Tetsuo (2003). 〈Introduction to solvable lattice models in statistical and mathematical physics〉. 《Classical and Quantum Nonlinear Integrable Systems: Theory and Application》. Taylor & Francis. arXiv:cond-mat/0304309. Bibcode:2003cond.mat..4309D. doi:10.1201/9781420034615.ch5. ISBN 978-0-7503-0959-2. 
• Welsh, D. J. A.; C. Merino (2000). “The Potts model and the Tutte polynomial”. 《Journal of Mathematical Physics》 41 (3): 1127. doi:10.1063/1.533181. MR 1757953.  더 이상 지원되지 않는 변수를 사용함 (도움말)
• Sokal, Alan D. “The multivariate Tutte polynomial (alias Potts model) for graphs and matroids”. arXiv:math/0503607. Bibcode:2005math......3607S.