Випуски МФіНТ »  Том 42, випуск 7

Металічний водень як лужний метал. Рівняння стану

В. Т. Швець

Одеська національна академія харчових технологій, вул. Дворянська, 1/3, 65082 Одеса, Україна

Отримано: 09.12.2019. Завантажити: PDF

Парну ефективну міжйонну взаємодію та рівняння стану рідкого металічного водню обчислено у широкому діапазоні густин і температур. Для розрахунків використано теорію збурень за потенціалом електрон-протонної взаємодії. Обчислення виконано із врахуванням членів третього порядку теорії збурень. В усіх розглянутих випадках їхня роль виявилась суттєвою. Для електронів провідності використано наближення випадкових фаз. Їх обмінну взаємодію і кореляцію враховано у наближенні локального поля. Для йонної підсистеми обрано модель твердих сфер. Їхній діаметр вважається одним з підгінних параметрів теорії. Цей діаметр, як функцію густини і температури, одержують за допомогою аналізу парної ефективної міжпротонної взаємодії. Розрахунки для металічного водню виконано у двох варіантах. За першим варіантом другий параметр моделі твердих сфер — густину пакування одержують також з аналізу парної ефективної міжйонної взаємодії. За другим варіантом його підгонку здійснюють в одній точці — точці переходу водню в металічний стан. Тут, через відсутність відповідних даних для металічного водню, густину пакування для нього обирали такою ж, як і для інших лужних металів: літію, натрію та калію в їхніх точках плавлення, одержаних експериментально нейтронним розсіюванням. У другому варіанті узгодженість теоретичних термодинамічних параметрів із заявленими авторами для експериментально відкритого металічного водню значно вища. Досліджені густини і температури для металічного водню охоплюють діапазон від експериментальних умов на Землі до спостережуваних в центральних частинах планет газових гігантів. Проаналізовано можливість існування у планет-гігантів сонячної системи твердих ядер, зумовлених металічним воднем, кристалізованим тиском.

Ключові слова: рівняння стану металічного водню, металізація водню, термодинаміка металічного водню, парна ефективна взаємодія між протонами.

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

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

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2020 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»