Yukawa 单组分等离子体跨耦合区的声速

由成对 Yukawa 势相互作用的带电粒子组成的多体系统，即所谓的 Yukawa 单组分等离子体（YOCP），是对多种物理系统的良好近似。此类系统完全由两个参数表征：屏蔽参数 $\kappa$ 和名义耦合强度 $\Gamma$。众所周知，YOCP 的集体谱在弱耦合和强耦合区均由纵向声学模主导。在长波极限下，色散中的线性项（即 $\omega = s k$）定义了声速 $s$。我们通过分析低频域中的动态结构函数 $S(k,\omega)$ 来研究该量从弱耦合到强耦合区的演化。根据 $\Gamma$、$\kappa$ 和 $w = s/v_{\textrm{th}}$（即波的相速度与粒子热速度之比）的取值，我们在 $(\kappa,\Gamma)$ 参数空间中识别出五个域，其中 YOCP 的物理行为表现出不同特征。相互竞争的物理过程是基于类库仑集体行为与二体碰撞主导行为，以及单个粒子运动与准局域化。我们研究的主要工具是分子动力学（MD）计算机模拟，从中获得 $S(k,\omega)$。模拟技术近期的改进使我们能够在 $\Gamma = \{0.1 - 10,000\}$ 和 $\kappa = \{0.5 -5\}$ 范围内获得大量高质量数据。基于各种模型的理论结果被进行比较，以观察哪一个在不同域中提供了最贴切的物理描述和与 MD 数据的最佳吻合。