等熵膨胀物质中的“相冻结”

本文讨论了由强能流（强激波压缩或激光/重离子瞬态等容加热）产生的温稠物质 (WDM) 在以下情形下的等熵膨胀特征：($i$) 该膨胀的热力学轨迹穿过液气相变的双节线，且 ($ii$) 在两相区内的膨胀沿两相混合物等熵线的平衡支（而非亚稳态支）进行。在平面情形下已知，由于在双节线点（在 $P-V$ 平面内）膨胀等熵线发生断裂，即该点声速发生跳跃，因此在膨胀材料中会出现一个具有恒定热力学和运动学参数的均匀扩展区（“沸腾层”）。这恰好对应于沸腾液体在此双节线上的状态。关键在于，由于此类膨胀（在平面情形下）的自相似性，该沸腾层包含了整个膨胀材料中有限且固定的部分。这一特性使得（至少在形式上）可以将这种类型的 WDM 等熵膨胀作为一种工具，用于在双节线参数（和/或其上的热物理性质）未知时，精确地在双节线上（甚至在临界点处）生成（并诊断）物质的扩展均匀态。将术语“相冻结”用于这种膨胀机制是很自然的。这类似于“化学冻结”和“动力学冻结”这两个术语，后者被广泛用于解释超级对撞机中超高能离子碰撞中夸克-胶子“火球”膨胀期间的夸克-强子转变。作为相冻结简单思想（“振荡”机制）的深化，本文考虑了在瞬态等容加热（例如通过重离子束）下，精确定位的板或箔系综（堆叠靶）情形的绝热运动的一般流体动力学方案。