Gbar压强下的碳电离：天体物理高密度等离子体的第一性原理视角
等离子体物理
2020-07-01 v1 太阳与恒星天体物理
计算物理
摘要
对极端热力学状态下部分电离物质的真实描述，对于建模众多高密度天体物理对象的内部结构与演化至关重要。当前对其基本性质——电离度——的预测广泛依赖于解析近似，这些方法近来受到一系列实验的挑战。在此，我们提出一种新颖的第一性原理方法，利用Thomas-Reiche-Kuhn求和定则从动态电导率直接计算电离度。该密度泛函理论框架真实地捕捉了强关联等离子体典型的凝聚态本质与量子效应。我们在碳和碳氢化合物上展示了这一新能力，它们最显著地用作旨在重现恒星条件的惯性约束聚变实验中的烧蚀材料。我们发现碳的电离度显著高于常用模型的预测，但仍验证了平均原子模型Purgatorio的定性行为。此外，我们发现碳的电离态在完全电离氢的环境中保持不变。我们的结果不仅将作为传统模型的基准，更重要的是以电导率的形式提供了一个实验可获取的观测量。
引用
@article{arxiv.2004.13698,
title = {Carbon ionization at Gbar pressures: an ab initio perspective on astrophysical high-density plasmas},
author = {Mandy Bethkenhagen and Bastian B. L. Witte and Maximilian Schörner and Gerd Röpke and Tilo Döppner and Dominik Kraus and Siegfried H. Glenzer and Philip A. Sterne and Ronald Redmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.13698},
year = {2020}
}
备注
accepted for publication in Physical Review Research