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高温下的均匀电子气:从头算路径积分蒙特卡罗模拟与解析理论

等离子体物理 2022-11-23 v1 统计力学

摘要

我们给出了高温区 8θ=kBT/EF1288\leq\theta=k_\textnormal{B}T/E_\textnormal{F}\leq128 内均匀电子气(UEG)的大量新从头算路径积分蒙特卡罗(PIMC)模拟。这使我们能够研究不同性质向经典极限的收敛行为。特别地,我们考察了静态结构因子 S(q)S(\mathbf{q}) 与静态局域场修正 G(q)G(\mathbf{q}) 之间的经典关系,该关系仅在低密度下成立。此外,我们将相互作用能的新结果与 Groth 等人 [PRL \textbf{119}, 135001 (2017)] 的 UEG 参数化(在 θ8\theta\leq8 的 PIMC 结果与 Debye-Hückel 极限之间插值)以及高阶解析维里展开进行了比较。最后,我们考虑动量分布函数 n(q)n(\mathbf{q}),并发现即使在 θ32\theta\gtrsim32 时也存在相互作用导致的零动量态占据增加。所有 PIMC 数据均可在线免费获取,并可用作改进参数化的输入以及近似方法的严格基准。

关键词

引用

@article{arxiv.2202.02736,
  title  = {The uniform electron gas at high temperatures: \emph{ab initio} path integral Monte Carlo simulations and analytical theory},
  author = {Tobias Dornheim and Jan Vorberger and Zhandos Moldabekov and Gerd Röpke and Wolf-Dietrich Kraeft},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2202.02736},
  year   = {2022}
}