Published March 12, 2021 | Version v1
Publication Open

Extreme boundary conditions and random tilings

Description

Standard statistical mechanical or condensed matter arguments tell us that bulk properties of a physical system do not depend too much on boundary conditions. Random tilings of large regions provide counterexamples to such intuition, as illustrated by the famous 'arctic circle theorem' for dimer coverings in two dimensions. In these notes, I discuss such examples in the context of critical phenomena, and their relation to 1+1d quantum particle models. All those turn out to share a common feature: they are inhomogeneous, in the sense that local densities now depend on position in the bulk. I explain how such problems may be understood using variational (or hydrodynamic) arguments, how to treat long range correlations, and how non trivial edge behavior can occur. While all this is done on the example of the dimer model, the results presented here have much greater generality. In that sense the dimer model serves as an opportunity to discuss broader methods and results. [These notes require only a basic knowledge of statistical mechanics.]

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تخبرنا الحجج الميكانيكية الإحصائية القياسية أو حجج المادة المكثفة أن الخصائص الظاهرية للنظام المادي لا تعتمد كثيرًا على ظروف الحدود. تقدم الميول العشوائية للمناطق الكبيرة أمثلة مضادة لهذا الحدس، كما يتضح من "نظرية الدائرة القطبية الشمالية" الشهيرة لأغطية ثنائي الأبعاد في بعدين. في هذه الملاحظات، أناقش مثل هذه الأمثلة في سياق الظواهر الحرجة، وعلاقتها بنماذج الجسيمات الكمومية 1+ 1d. يتبين أن كل هؤلاء يشتركون في سمة مشتركة: فهم غير متجانسين، بمعنى أن الكثافات المحلية تعتمد الآن على الموقع في الجزء الأكبر. أشرح كيف يمكن فهم مثل هذه المشاكل باستخدام الحجج المتغيرة (أو الهيدروديناميكية)، وكيفية التعامل مع الارتباطات طويلة المدى، وكيف يمكن أن يحدث سلوك الحافة غير التافهة. في حين أن كل هذا يتم على مثال نموذج ثنائي الأبعاد، فإن النتائج المعروضة هنا لها عمومية أكبر بكثير. وبهذا المعنى، يعمل نموذج ثنائي الأبعاد كفرصة لمناقشة الأساليب والنتائج الأوسع. [لا تتطلب هذه الملاحظات سوى معرفة أساسية بالميكانيكا الإحصائية.]

Translated Description (French)

Les arguments statistiques standard de la mécanique ou de la matière condensée nous indiquent que les propriétés en vrac d'un système physique ne dépendent pas trop des conditions aux limites. Les pavages aléatoires de grandes régions fournissent des contre-exemples à une telle intuition, comme l'illustre le célèbre « théorème du cercle arctique » pour les revêtements plus dimères en deux dimensions. Dans ces notes, je discute de tels exemples dans le contexte des phénomènes critiques, et de leur relation avec les modèles de particules quantiques 1+1d. Tous ces éléments partagent une caractéristique commune : ils sont inhomogènes, en ce sens que les densités locales dépendent désormais de la position dans la masse. J'explique comment de tels problèmes peuvent être compris à l'aide d'arguments variationnels (ou hydrodynamiques), comment traiter les corrélations à longue distance et comment un comportement de bord non trivial peut se produire. Bien que tout cela soit fait sur l'exemple du modèle dimère, les résultats présentés ici ont une généralité beaucoup plus grande. En ce sens, le modèle dimer est l'occasion de discuter de méthodes et de résultats plus larges. [Ces notes ne nécessitent qu'une connaissance de base de la mécanique statistique.]

Translated Description (Spanish)

Los argumentos estadísticos estándar mecánicos o de materia condensada nos dicen que las propiedades a granel de un sistema físico no dependen demasiado de las condiciones de contorno. Las inclinaciones aleatorias de grandes regiones proporcionan contraejemplos a tal intuición, como lo ilustra el famoso "teorema del círculo ártico" para cubiertas de dímeros en dos dimensiones. En estas notas, discuto tales ejemplos en el contexto de fenómenos críticos, y su relación con los modelos de partículas cuánticas 1+1d. Todos ellos comparten una característica común: no son homogéneos, en el sentido de que las densidades locales ahora dependen de la posición en el bulto. Explico cómo se pueden entender tales problemas utilizando argumentos variacionales (o hidrodinámicos), cómo tratar las correlaciones de largo alcance y cómo puede ocurrir un comportamiento de borde no trivial. Si bien todo esto se hace en el ejemplo del modelo de dímeros, los resultados presentados aquí tienen una generalidad mucho mayor. En ese sentido, el modelo de dímeros sirve como una oportunidad para discutir métodos y resultados más amplios. [Estas notas solo requieren un conocimiento básico de mecánica estadística.]

Files

pdf.pdf

Files (8.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:fc733c81f7f80f1a934e349d01fc3b66
8.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ظروف الحدود القصوى والإمالة العشوائية
Translated title (French)
Conditions extrêmes aux limites et pavages aléatoires
Translated title (Spanish)
Condiciones extremas de contorno y teselaciones aleatorias

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3012191459
DOI
10.21468/scipostphyslectnotes.26

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Jordan

References

  • https://openalex.org/W1663839511
  • https://openalex.org/W1677703250
  • https://openalex.org/W1942616285
  • https://openalex.org/W1963826472
  • https://openalex.org/W1965571863
  • https://openalex.org/W1976781715
  • https://openalex.org/W1982250981
  • https://openalex.org/W1986051409
  • https://openalex.org/W1987909429
  • https://openalex.org/W1988696361
  • https://openalex.org/W1991885341
  • https://openalex.org/W1996085213
  • https://openalex.org/W1996617137
  • https://openalex.org/W2000917236
  • https://openalex.org/W2004532397
  • https://openalex.org/W2005051976
  • https://openalex.org/W2006294391
  • https://openalex.org/W2010819837
  • https://openalex.org/W2012187381
  • https://openalex.org/W2014613951
  • https://openalex.org/W2019996501
  • https://openalex.org/W2021340670
  • https://openalex.org/W2021912944
  • https://openalex.org/W2025289239
  • https://openalex.org/W2030077996
  • https://openalex.org/W2035297482
  • https://openalex.org/W2042755954
  • https://openalex.org/W2047077077
  • https://openalex.org/W2055339395
  • https://openalex.org/W2057614317
  • https://openalex.org/W2060090701
  • https://openalex.org/W2061464877
  • https://openalex.org/W2065813152
  • https://openalex.org/W2067473936
  • https://openalex.org/W2074179800
  • https://openalex.org/W2074670256
  • https://openalex.org/W2079720956
  • https://openalex.org/W2086860422
  • https://openalex.org/W2087496472
  • https://openalex.org/W2089117022
  • https://openalex.org/W2090755539
  • https://openalex.org/W2095812837
  • https://openalex.org/W2115139070
  • https://openalex.org/W2119148478
  • https://openalex.org/W2135205597
  • https://openalex.org/W2137748572
  • https://openalex.org/W2147573606
  • https://openalex.org/W2170429144
  • https://openalex.org/W2192278469
  • https://openalex.org/W2226379371
  • https://openalex.org/W2247216366
  • https://openalex.org/W2277945025
  • https://openalex.org/W2296644939
  • https://openalex.org/W2298424691
  • https://openalex.org/W2334347857
  • https://openalex.org/W2345930432
  • https://openalex.org/W2460615089
  • https://openalex.org/W2499952289
  • https://openalex.org/W2559937331
  • https://openalex.org/W2737310969
  • https://openalex.org/W2738004479
  • https://openalex.org/W2788530942
  • https://openalex.org/W2898775858
  • https://openalex.org/W2963868111
  • https://openalex.org/W2993037237
  • https://openalex.org/W2997363957
  • https://openalex.org/W3010075763
  • https://openalex.org/W3098934907
  • https://openalex.org/W3100333039
  • https://openalex.org/W3102146450
  • https://openalex.org/W3103139346
  • https://openalex.org/W3103397836
  • https://openalex.org/W3104154375
  • https://openalex.org/W3105760688
  • https://openalex.org/W3106447717
  • https://openalex.org/W3124451507
  • https://openalex.org/W3143978521
  • https://openalex.org/W568489446