温稠密物质条件下的均匀电子气
等离子体物理
2018-09-10 v1 强关联电子
摘要
我们综述了有限温度且密度范围宽广（与温稠密物质（WDM）应用相关）的均匀电子气（UEG）。我们概述了不同的模拟技术，聚焦于介电形式理论和量子蒙特卡罗（QMC）的近期进展。我们的主要焦点是两种新颖的QMC方法：置换阻塞路径积分MC（PB-PIMC）和构型PIMC（CPIMC）。事实上，PB-PIMC与CPIMC的结合使得能够在宽广的密度-温度范围内对温稠密UEG进行高精度描述。我们能够有效避免臭名昭著的费米子符号问题，而无需援引诸如固定节点近似等不可控近似。此外，提出了一种新的有限尺寸修正方案，使得能够在热力学极限下处理UEG而不损失精度。另外，我们详细讨论了交换关联自由能的参数化构建，其提供了对UEG的完整描述，并作为真实WDM应用模拟的输入具有关键重要性。进一步，我们检验了先前的理论，包括受限PIMC、有限温度格林函数、Perrot和Dharma-wardana的经典映射，以及各种介电方法如随机相位近似，或Singwi-Tosi-Land-Sjölander、Vashishta-Singwi和近期Tanaka的局域场修正方案。因此，首次得以对关于不同能量（特别是交换关联自由能）和静态结构因子等各种量的重要近似方案进行彻底基准测试。最后，我们勾勒了如何将我们的QMC研究严格推广至非均匀电子气的方法，并给出了静态密度响应和静态局域场修正的首批第一性原理数据。
引用
@article{arxiv.1801.05783,
title = {The Uniform Electron Gas at Warm Dense Matter Conditions},
author = {Tobias Dornheim and Simon Groth and Michael Bonitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.05783},
year = {2018}
}