Металлический водород как щелочной металл. Уравнение состояния

В. Т. Швец

Одесская национальная академия пищевых технологий, ул. Дворянская, 1/3, 65082 Одесса, Украина

Получена: 09.12.2019. Скачать: PDF

Парное эффективное межионное взаимодействие и уравнение состояния жидкого металлического водорода получены в широком диапазоне плотностей и температур. Для этого использована теория возмущений по потенциалу электрон-протонного взаимодействия. Расчёты велись с учётом членов третьего порядка теории возмущений, что на сегодня является максимально возможной точностью. Для электронов проводимости использовано приближение случайных фаз. Их обменное взаимодействие и корреляции учтены в приближении локального поля. Для ионной подсистемы использована модель твёрдых сфер. Их диаметр считается подгоночным параметром теории. Он находится из анализа парного эффективного протон-протонного взаимодействия. Расчёты выполнены в двух вариантах. В первом плотность упаковки также получена из анализа парного эффективного межионного взаимодействия. Во втором — коррекция плотности упаковки осуществлена в точке перехода в металлическое состояние. Для этого плотность упаковки выбирали такой же, как для лития, натрия и калия в точке их плавления. Во втором случае согласие теоретических термодинамических характеристик с заявленными авторами экспериментального открытия металлического водорода значительно выше. Диапазон плотностей и температур для металлического водорода соответствует определённым условиям. Эти условия распространяются от экспериментальных в земных условиях до наблюдаемых в центральных областях планет газовых гигантов. Проанализирована возможность кристаллизации жидкого металлического водорода давлением, что привело бы к возможности существования у планет-гигантов твёрдых ядер, состоящих из металлического водорода, а не только из скальных пород.

Ключевые слова: уравнение состояния металлического водорода, металлизация водорода, термодинамика металлического водорода, парное эффективное взаимодействие между протонами.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i07/0901.html

PACS: 05.30.Fk, 05.70.Ce, 05.70.Fh, 61.50.Ks, 71.10.Ca, 72.10.Bg


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. V. L. Ginzburg, Phys.-Usp., 42, No. 4: 353 (1999). Crossref
  2. E. Wigner and H. B. Huntington, J. Chem. Phys., 3, No. 12: 764 (1935). Crossref
  3. Ranga P. Dias and Isaac F. Silvera, Science, 355, No. 6326: 715 (2017). Crossref
  4. S. Deemyad and I. F. Silvera, Phys. Rev. Lett., 100, No. 15: 5701 (2008). Crossref
  5. S. T. Weir, A. C. Mitchell, and W. J. Nellis, Phys. Rev. Lett., 76, No. 11: 1860 (1996). Crossref
  6. W. J. Nellis, S. T. Weir, and A. C. Mitchell, Phys. Rev. B, 59, No. 5: 3434 (1999). Crossref
  7. W. J. Nellis, Philos. Mag. B, 79: 655 (1999). Crossref
  8. M. Bastea, A. C. Mitchell, and W. J. Nellis, Phys. Rev. Lett., 86: 3108 (2001). Crossref
  9. R. Chau, A. C. Mitchell, R. W. Minich, and W. J. Nellis, Phys. Rev. Lett., 90: 245501 (2003). Crossref
  10. V. E. Fortov, V. Ya. Ternovoi, S. V. Kvitov, V. B. Mintsev, D. N. Nikolaev, A. A. Pyalling, and. A. S. Filimonov, JETP Lett., 69, No. 12: 926 (1999). Crossref
  11. V. Ya. Ternovoi, A. S. Filimonov, V. E. Fortov, S. V. Kvitov, D. N. Nikolaev, and A. A. Pyaling, Physica B (Amsterdam, Neth.), 265: 6 (1999). Crossref
  12. J. M. McMahon, M. A. Morales, C. Pierleoni, and D. M. Ceperley, Rev. Mod. Phys., 84: 1607 (2012). Crossref
  13. J. McMinis, R. C. Clay, D. Lee, and M. A. Morales, Phys. Rev. Lett., 114: 105305 (2015). Crossref
  14. S. Azadi, B. Monserrat, W. M. C. Foulkes, and R. J. Needs, Phys. Rev. Lett., 112: 165501 (2014). Crossref
  15. V. T. Shvets, JETP, 104, No. 4: 655 (2007). Crossref
  16. V. T. Shvets, S. V. Datsko, and Ye. K. Malinovskij, Ukr. J. Phys., 52, No. 1: 70 (2007).
  17. J. Waseda and K. Suzuki, Sci. Rep. Res. Inst., TbhokuUniv. A, 24, No. 4: 139 (1973).
  18. E. G. Brovman, Yu. Kagan, and A. Kholas, Soviet Physics JETP, 34, No. 6: 1300 (1972).
  19. E. G. Brovman, Yu. Kagan, and A. Kholas, Soviet Physics JETF, 34, No. 2: 394 (1971).
  20. E. G. Brovman, Yu. Kagan, and A. Kholas, Soviet Physics JETF, 35, No. 4: 783 (1972).
  21. W. A. Harrison, Psevdopotentsialy v Teorii Metallov [Pseudopotentials in the Theory of Metals] (Moscow: Mir: 1968).
  22. V. T. Shvets, Metod Funktsiy Hrina v Teorii Metaliv [Method of Green’s Functions in the Theory of Metals] (Odesa: Latstar: 2002).
  23. V. T. Shvets, Extremalnyj Stan Rechovyny. Metalizatsiya Gaziv [Extreme State of Matter. Metallization of Gases] (Kherson: Grin D. S.: 2016).
  24. E. G. Brovman and Yu. M. Kagan, Sov. Phys. Usp., 17, No. 3: 125 (1974). Crossref
  25. I. A. Vakarchuk, Introduction to the Many-Body Problem (Lviv: Lviv National University: 1999).
  26. W. H. Shih and D. Stroud, Phys. Rev. B: Condens. Matter, 31: 3715 (1985). Crossref
  27. P. Lloyd and C. A. Shall, J. Phys. C: Solid State Phys., 1, No. 6: 1620 (1968). Crossref
  28. J. Hammerberg and N. W. Ashcroft, Phys. Rev. B: Solid State, 9: 3999 (1974). Crossref
  29. L. Ballentine and V. Heine, Philos. Mag., 9: 617 (1964). Crossref
  30. D. J. M. Geldart and S. H. Vosko, Can. J. Phys., 44, No. 9: 2137 (1966). Crossref
  31. E. G. Brovman and Yu. Kagan, Soviet Physics JETF, 36, No. 5: 1025 (1972).
  32. V. T. Shvets, Phys. Met. Metallogr., 89, No. 3: 211 (2000).
  33. V. T. Shvets, S. V. Savenko, and Ye. K. Malinovskiy, Condens. Matter Phys., 9, No. 1: 127 (2006). Crossref
  34. V. T. Shvets, JETP Lett., 95, No. 1: 29 (2012). Crossref
  35. V. T. Shvets, Ukr. J. Phys., 55, No. 2: 251 (2010).