Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло



Дата22.05.2013
Размер25 Kb.
ТипДокументы

XXXI Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, 16 – 20 февраля 2004 г.

РАСЧЕТЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛОТНОЙ ВОДОРОДНОЙ ПЛАЗМЫ КВАНТОВЫМ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО

В.С. Филинов, П.Р. Левашов, В.Е. Фортов, *М. Бониц


Институт теплофизики экстремальных состояний РАН, Москва, Россия,
e-mail: filinov@ok.ru


*Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel, Germany,
e-mail: michael.bonitz@physik.uni-rostock.de


Изучение термодинамических и переносных свойств плотной водородной плазмы необходимо для понимания фундаментальных процессов, происходящих в веществе в условиях сильного взаимодействия. Это важно также для прикладных задач астрофизики, управляемого термоядерного синтеза и физики сильнонеидеальной плазмы. Для расчетов термодинамических свойств водородной плазмы в данной работе использовался квантовый метод Монте-карло [1], позволяющий с заданной точностью без привлечения дополнительных предположений проводить вычисления различных свойств многочастичных квантовых систем при ненулевой температуре. Моделирование идеальной вырожденной плазмы показало хорошее согласие с результатами аналитических вычислений. Аналогичное моделирование неидеальной плазмы водорода в широкой области концентраций при температурах от T = 104 до 106 К позволило из первых принципов изучить эффекты ионизации, спаривания электронов и упорядочения протонов [2]. Полученные в расчетах термодинамические свойства были использованы для вычисления ударной адиабаты дейтерия при давлениях выше 1 Мбар. При расчете изотермы T = 10 кК обнаружен диапазон плотностей  = 0.1–1.5 г/см3, в котором давление плазмы становится отрицательным. При повышении температуры до T = 50 кК аномалии исчезают. Такое поведение термодинамических функций в методе Монте-Карло обычно имеет место при фазовом переходе [3]. Расчеты квантовым методом Монте-Карло с ограничениями [4] и методом функционала плотности [5] позволяют уточнить границы этого перехода. При визуализации ячейки Монте-Карло в этой области обнаруживается образование протонных кластеров с локализованными в них электронами, что приводит к значительному понижению энергии системы. Если при моделировании отбрасывать конфигурации, в которых хотя бы три частицы находятся на расстоянии, меньшем чем 1.4 боровского радиуса, то полная энергия системы повышается и согласуется с расчетами других авторов [5]. Как показывают ударно-волновые эксперименты [6, 7], в диапазоне плотностей  = 0.3–0.5 г/см3 происходит переход из низко- в высокопроводящее (квазиметаллическое) состояние с чрезвычайно резким возрастанием проводимости (на 5 порядков). Аналогичный фазовый переход с ростом проводимости наблюдается экспериментально в электронно-дырочной плазме полупроводников при низких температурах [8].
Расчеты квантовым методом Монте-Карло достаточно хорошо воспроизводят фазовую границу такого перехода при температурах ниже критической.


Литература


  1. Замалин В. M., Норман Г. Э., Филинов В. С. Метод Монте-Карло в статистической термодинамике. М.: Наука, 1977.

  2. Vilinov V. S., Bonitz M., Fortov V. E. // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 361.

  3. Vilinov V. S., Fortov V. E., Bonitz M., Levashov P. R. // Письма в ЖЭТФ. 2001. Т. 74. С. 422.

  4. Militzer B., Ceperley D. M. // Phys. Rev. E. 2001. V. 63. P. 66404.

  5. Xu H., Hansen J. P. // Phys. Rev. E, 1998. V. 57. P. 211.

  6. Weir S. T., Mitchell A. C., Nellis W. J.// Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. P. 1860.

  7. Ternovoi V. Ya., Filimonov A. S., Fortov V. E., Kvitov S. V., Nikolaev D. N., Pyalling A. A. // Physica B. 1999. V. 265. P. 6.

  8. Hensel J. C., Philips T. G., Thomas G. A. // Solid State Phys. 1977. V. 32. P. 88.

Похожие:

Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconИсследование полиэлектролитных систем вблизи твёрдых поверхностей методом монте-карло специальность 010706 «Биофизика»
Исследование полиэлектролитных систем вблизи твёрдых поверхностей методом монте–карло
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconРасчеты термодинамических свойств нанокапель методом молекулярной динамики
...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconПубликации Пригарина Сергея Михайловича Selected publications of Sergei Mkhailovich Prigarin 1992
Каргин Б. А., Пригарин С. М. Имитация поверхности морского волнения и исследование ее оптических свойств методом Монте-Карло // Оптика...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconИсследование материи в экстремальных состояниях
Корректный выбор схемы разбиения потенциала позволяет устранить проблему неаддитивности диаметров твердых сфер и получить наилучшее...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconМетод монте-карло в параллельных вычислениях
Эти методы (как и вся теория вероятностей) выросли из попыток людей улучшить свои шансы в азартных играх. Этим объясняется и тот...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconМетод Монте-Карло
Обучающая: вспомним с учащимися, как вычисляются площади фигур, обсудить, площади которых фигур мы можем вычислять, рассказать учащимся...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconА. Г. Волобой, К. А. Дмитриев, Э. А. Копылов Методы ускорения расчета освещенности с использованием квази- монте Карло интегрирования
Ения уравнения переноса световой энергии. Интегрирование с использованием псевдослучайной выборки нельзя назвать быстрым, поэтому...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconОценивание стоимости стандартных опционов с помощью метода Монте-Карло
Монте-Карло, такие модификации которого, как методы контрольных и антитетических величин, позволяют получить достаточно точные результаты,...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло iconВена – Виченца – Ницца Монако Монте-Карло Барселона Монсеррат Жирона Фигейрос Сарагоса Мадрид-Толедо Париж Гайдельберг тур с экскурсионной программой по городам Европы (16 дней) тур с отдыхом на море
Ниццой, по желанию поездка в Монако-Монте-Карло*, по дороге посещение музея Фрагонар или Галимард. Посещение знаменитого казино (до...
Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло icon«Исследование полиэлектролитных систем вблизи твёрдых поверхностей методом Монте-Карло»
...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org