Ein Phasenübergang ist ein in der Thermodynamik und Statistischer Mechanik benutzter Begriff, um abrupte Veränderungen der Eigenschaften eines Materials oder Systems bei nur geringen Veränderungen der Außenbedingungen zu beschreiben. Man spricht von den unterschiedlichen Phasen oder Aggregatzuständen eines Materials, die am Phasenübergang ineinander übergehen.
Die bekanntesten Phasenübergänge treten beim Schmelzen und Verdampfen von Materialien auf. Beispielsweise ist bei normalem Luftdruck bei einer Temperatur von 0 Grad Celsius Wasser entweder flüssig oder fest. Die Materialeigenschaften sind sehr verschieden, obwohl die Außenbedingungen identisch sind. Weitere Phasenübergänge sind Kondensieren und Erstarren (Gefrieren), Sublimierung (Physik) und Resublimieren.
Andere Beispiele sind magnetisierbare Materialien, die in einer neutralen und in einer magnetisierten Phase vorliegen können, wobei hier die Temperatur und das äußere Magnetfeld das innere Verhalten des Materials bestimmen.
Auch in der Hochenergiephysik treten Phasenübergänge auf. Bei hohen Temperaturen und Drücken entsteht aus Nukleonen ein Quark-Gluon-Plasma.
Man unterscheidet Phasenübergänge erster Ordnung, zweiter Ordnung und höherer Ordnung, je nachdem ob die erste, zweite oder höhere partielle Ableitung eines thermodynamischen Potentials unstetig ist.
Kenneth G. Wilson erhielt 1982 den Nobelpreis für seine bahnbrechende Arbeit über kritische Phänomene am Phasenübergang. Er gilt als der Entdecker der Renormierungstheorie, die heute in vielen Bereichen der Physik Anwendung findet.
Siehe auch: Chaostheorie, Komplexe Systeme