Speakers
Description
Двухкомпонентная плазма представляет собой систему из двух различных видов заряженных частиц, обычно противоположных зарядов, например, ионов и электронов [1, 2]. Прямое моделирование данной системы с помощью классической молекулярной динамики затруднительно, поскольку при использовании потенциала Кулона, который имеет сингулярность на малых расстояниях между частицами, противоположные заряды сближаются на сколь угодно малое расстояние, а их потенциальная энергия неограниченно убывает [3]. Чтобы избежать такого поведения, необходимо учитывать квантовые свойства электронов, а именно соотношения неопределённостей Гейзенберга для стабилизации связных состояний электронов и ядер. Таким образом, решением этой проблемы может служить использование псевдопотенциала Кельбга [1], позволяя учесть квантовые эффекты при классическом рассмотрении системы. Псевдопотенциал Кельбга на малых расстояниях принимает конечное значение, величина которого определяется обратной величиной тепловой длины волны де Бройля, что ограничивает потенциальную энергию системы снизу, предотвращая ее коллапс.
Для использования термодинамических свойств плазмы в широкомасштабных расчетах необходимо их знание в термодинамическом пределе [4]. Различные потенциалы взаимодействия могут показывать разную скорость сходимости термодинамических величин по числу частиц [5]. Помимо этого, использование периодических граничных условий в моделировании позволяет ослабить зависимость от числа частиц. Развивая идею, разработанную в [6] для потенциала Эвальда, в работе [7] был получен обобщенный псевдопотенциал Кельбга, учитывающий эффекты от взаимодействия частиц расчетной ячейки со всеми периодическими образами.
В этой работе мы приводим результаты моделирования двухкомпонентной плазмы в области слабой и умеренной неидеальности методом классической молекулярной динамики в каноническом и микроканоническом ансамблях с использованием обычного и обобщенного потенциала Кельбга [3, 7]. Также мы исследуем влияние дальнодействующих эффектов на зависимость равновесной потенциальной энергии от числа частиц при фиксированном параметре неидеальности.
- Kelbg G. Theorie des Quanten‐Plasmas //Annalen der Physik. 1963. Т. 467. №. 3‐4. С. 219-224.
- Onegin A. S., Demyanov G. S., Levashov P. R. Pressure of Coulomb systems with volume-dependent long-range potentials //arXiv preprint arXiv:2309.05427. 2023.
- Demyanov G. S., Levashov P. R. Stability of a Nondegenerate Two--Component Weakly Coupled Plasma //arXiv preprint arXiv:2309.15208. 2023.
- Potekhin A. Y., Chabrier G. Equation of state for magnetized Coulomb plasmas //Astronomy & Astrophysics. 2013. Т. 550. С. A43.
- G. S. Demyanov, A. S. Onegin, P. R. Levashov. N-convergence in one–component plasma: Comparison of Coulomb, Ewald, and angular–averaged Ewald potentials // Contributions to Plasma Physics. 2024. C. e202300164
- Demyanov G. S., Levashov P. R. Systematic derivation of angular-averaged Ewald potential //Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 2022. Т. 55. №. 38. С. 385202.
- Demyanov G. S., Levashov P. R. Accounting for long–range interaction in the Kelbg pseudopotential //Contributions to Plasma Physics. 2022. Т. 62. №. 10. С. e202200100.
