Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло

Скачать 25 Kb.

Дата	22.05.2013
Размер	25 Kb.
Тип	Документы

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

Замалин В. M., Норман Г. Э., Филинов В. С. Метод Монте-Карло в статистической термодинамике. М.: Наука, 1977.
Vilinov V. S., Bonitz M., Fortov V. E. // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 361.
Vilinov V. S., Fortov V. E., Bonitz M., Levashov P. R. // Письма в ЖЭТФ. 2001. Т. 74. С. 422.
Militzer B., Ceperley D. M. // Phys. Rev. E. 2001. V. 63. P. 66404.
Xu H., Hansen J. P. // Phys. Rev. E, 1998. V. 57. P. 211.
Weir S. T., Mitchell A. C., Nellis W. J.// Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. P. 1860.
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.
Hensel J. C., Philips T. G., Thomas G. A. // Solid State Phys. 1977. V. 32. P. 88.

Похожие:

	Исследование полиэлектролитных систем вблизи твёрдых поверхностей методом монте-карло специальность 010706 «Биофизика» Исследование полиэлектролитных систем вблизи твёрдых поверхностей методом монте–карло		Расчеты термодинамических свойств нанокапель методом молекулярной динамики ...
	Публикации 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...		Исследование материи в экстремальных состояниях Корректный выбор схемы разбиения потенциала позволяет устранить проблему неаддитивности диаметров твердых сфер и получить наилучшее...
	Метод 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...		Метод Монте-Карло Обучающая: вспомним с учащимися, как вычисляются площади фигур, обсудить, площади которых фигур мы можем вычислять, рассказать учащимся...
	А. 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...		Оценивание стоимости стандартных опционов с помощью метода Монте-Карло Монте-Карло, такие модификации которого, как методы контрольных и антитетических величин, позволяют получить достаточно точные результаты,...
	Вена – 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...		«Исследование полиэлектролитных систем вблизи твёрдых поверхностей методом Монте-Карло» ...

Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org

Расчеты термодинамических свойств плотной водородной плазмы квантовым методом монте-карло