最大随机堵塞球堆积的表征：沃罗诺伊相关函数

我们通过计算与其相关的沃罗诺伊单元（Voronoi cells）的闵可夫斯基泛函（体积、表面积和积分平均曲率）来表征最大随机堵塞（MRJ）球堆积的结构。MRJ球堆积中这些沃罗诺伊单元泛函的概率分布函数与平衡硬球液体甚至非关联泊松点过程定性相似，意味着此类局部统计相对结构不敏感。这并不令人惊讶，因为单个沃罗诺伊单元的闵可夫斯基泛函仅包含局部信息且对全局结构信息不敏感。为改进这一点，我们引入描述符，通过给定距离下两个单元的闵可夫斯基泛函的相关函数以及某些单元-单元概率密度函数来合并非局部信息。我们为MRJ堆积以及平衡硬球和点过程评估了这些高阶函数。我们发现超均匀MRJ堆积的沃罗诺伊体积存在强反相关，与之前其他对关联的发现一致[A. Donev et al., Phys. Rev. Lett. 95, 090604 (2005)]，表明大规模体积波动通过伴随以小单元的大单元而受到抑制，反之亦然。与前述局部沃罗诺伊统计相反，沃罗诺伊单元的相关函数定性区分了MRJ球堆积（原型玻璃）与相关平衡硬球液体的结构。此外，尽管我们在MRJ堆积中未发现任何完美二十面体（中心球接触12个邻居的局部最密可能结构），初步的沃罗诺伊拓扑分析表明存在强扭曲二十面体。