О применимости приближения ячеек Вигнера–Зейтца для кулоновских кластеров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено моделирование методом молекулярной динамики системы массивных заряженных частиц на компенсирующем однородном фоне, ограниченном сферической поверхностью. Кристаллизованный кластер представляет собой набор вложенных сферических оболочек практически одинаковой структуры и ядро. Показано, что плавление кластера является комбинацией плавления в оболочках и плавления ядра. Обнаружено, что значения кулоновского параметра неидеальности Γ, соответствующие этим двум видам плавления, не зависят от размера кластера. Обсуждаются методы определения Γ, основанные на модели ячеек Вигнера–Зейтца. Показано, что оценка по среднеквадратичному отклонению частицы от центра ее ячейки ненадежна из-за самодиффузии частиц. Предложено соотношение, определяющее Γ через среднеквадратичные скорость и ускорение частицы и не включающее среднеквадратичного отклонения частицы от ее усредненного положения. Показано, что это соотношение выполняется с высокой точностью не только для кристалла, но и для жидкого состояния. Тем самым продемонстрировано, что модель ячеек Вигнера–Зейтца хорошо применима для рассматриваемой сильно неоднородной системы.

Об авторах

Е. С. Шпилько

Объединенный институт высоких температур РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: dmr@ihed.ras.ru
Россия, Москва; Россия, Московская область, Долгопрудный

Д. И. Жуховицкий

Объединенный институт высоких температур РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmr@ihed.ras.ru
Россия, Москва; Россия, Московская область, Долгопрудный

Список литературы

  1. Slattery W.L., Doolen G.D., De Witt H.E. // Phys. Rev. A. 1980. V. 21. P. 2087. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.21.2087
  2. Hamaguchi S., Farouki R.T., Dubin D.H.E. // Phys. Rev. E. 1997. V. 56. P. 4671. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.56.4671
  3. Complex and Dusty Plasmas: From Laboratory to Space. Series in Plasma Physics / Eds. V. E. Fortov and G. E. Morfill. CRC Press: Boca Raton, FL, 2010.
  4. Arp O., Block D., Klindworth M., and Piel A. // Phys. Plasmas. 2005. V. 12. P. 122102. https://doi.org/10.1063/1.2147000
  5. Arp O., Block D., Bonitz M., Fehske H., Golubnychiy V., Kosse S., Ludwig P., Melzer A., and Piel A. // J. Phys.: Conf. Series. 2005. V. 11. P. 234. https://doi.org/10.1088/1742-6596/11/1/023
  6. Käding S., Melzer A. // Phys. Plasmas. 2006. V. 13. P. 090701. https://doi.org/10.1063/1.2354149
  7. Block D., Käding S., Melzer A., Piel A., Baumgartner H., Bonitz M. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. P. 040701. https://doi.org/10.1063/1.2903549
  8. Arp O., Block D., Piel A. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 165004. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.165004
  9. Totsuji H., Ogawa T., Totsuji C., Tsuruta K. // J. Phys. A: Math. Gen. 2006. V. 39. P. 4545. https://doi.org/10.1088/0305-4470/39/17/S36
  10. Apolinario S.W.S., Albino Aguiar J., Peeters F.M. // Phys. Rev. E. 2014. V. 90. P. 063113. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.90.063113
  11. Wineland D.J., Bergquist J.C., Itano W.M., Bollinger J.J., Manney C.H. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 59. P. 2935. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.59.2935
  12. Dubin D.H.E., O’Neil T.M. // Rev. Mod. Phys. 1999. V. 71. P. 87.
  13. Zhukhovitskii D.I., Naumkin V.N., Khusnulgatin A.I., Molotkov V.I., Lipaev A.M. // Phys. Rev. E. 2017. V. 96. P. 043204. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.043204
  14. Baiko D.A., Yakovlev D.G., De Witt H.E., Slattery W.L. // Phys. Rev. E. 2000. V. 61. P. 1912. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.61.1912
  15. Chugunov A.I., Baiko D.A. // Physica A. 2005. V. 352. P. 397. https://doi.org/10.1016/j.physa.2005.01.005

Дополнительные файлы


© Российская академия наук, 2023