Relevance of the Wigner–Seitz Cell Approximation for the Coulomb Clusters

E. S. Shpil’ko; Шпилько Е. С.; D. I. Zhukhovitskii; Жуховицкий Д. И.

doi:10.31857/S0367292123600590

О применимости приближения ячеек Вигнера–Зейтца для кулоновских кластеров

Авторы: Шпилько Е.С.¹^,2, Жуховицкий Д.И.¹^,2
Учреждения:
1. Объединенный институт высоких температур РАН
2. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Выпуск: Том 49, № 10 (2023)
Страницы: 1003-1009
Раздел: ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
URL: https://bakhtiniada.ru/0367-2921/article/view/232795
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123600590
EDN: https://elibrary.ru/EQDRKD
ID: 232795

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Проведено моделирование методом молекулярной динамики системы массивных заряженных частиц на компенсирующем однородном фоне, ограниченном сферической поверхностью. Кристаллизованный кластер представляет собой набор вложенных сферических оболочек практически одинаковой структуры и ядро. Показано, что плавление кластера является комбинацией плавления в оболочках и плавления ядра. Обнаружено, что значения кулоновского параметра неидеальности Γ, соответствующие этим двум видам плавления, не зависят от размера кластера. Обсуждаются методы определения Γ, основанные на модели ячеек Вигнера–Зейтца. Показано, что оценка по среднеквадратичному отклонению частицы от центра ее ячейки ненадежна из-за самодиффузии частиц. Предложено соотношение, определяющее Γ через среднеквадратичные скорость и ускорение частицы и не включающее среднеквадратичного отклонения частицы от ее усредненного положения. Показано, что это соотношение выполняется с высокой точностью не только для кристалла, но и для жидкого состояния. Тем самым продемонстрировано, что модель ячеек Вигнера–Зейтца хорошо применима для рассматриваемой сильно неоднородной системы.

Ключевые слова

комплексная плазма, однокомпонентная плазма, сильнонеидеальная плазма, кулоновский кластер, плавление

Об авторах

Е. С. Шпилько

Объединенный институт высоких температур РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: dmr@ihed.ras.ru
Россия, Москва; Россия, Московская область, Долгопрудный

Д. И. Жуховицкий

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmr@ihed.ras.ru
Россия, Москва; Россия, Московская область, Долгопрудный

Список литературы

Slattery W.L., Doolen G.D., De Witt H.E. // Phys. Rev. A. 1980. V. 21. P. 2087. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.21.2087
Hamaguchi S., Farouki R.T., Dubin D.H.E. // Phys. Rev. E. 1997. V. 56. P. 4671. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.56.4671
Complex and Dusty Plasmas: From Laboratory to Space. Series in Plasma Physics / Eds. V. E. Fortov and G. E. Morfill. CRC Press: Boca Raton, FL, 2010.
Arp O., Block D., Klindworth M., and Piel A. // Phys. Plasmas. 2005. V. 12. P. 122102. https://doi.org/10.1063/1.2147000
Arp O., Block D., Bonitz M., Fehske H., Golubnychiy V., Kosse S., Ludwig P., Melzer A., and Piel A. // J. Phys.: Conf. Series. 2005. V. 11. P. 234. https://doi.org/10.1088/1742-6596/11/1/023
Käding S., Melzer A. // Phys. Plasmas. 2006. V. 13. P. 090701. https://doi.org/10.1063/1.2354149
Block D., Käding S., Melzer A., Piel A., Baumgartner H., Bonitz M. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. P. 040701. https://doi.org/10.1063/1.2903549
Arp O., Block D., Piel A. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 165004. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.165004
Totsuji H., Ogawa T., Totsuji C., Tsuruta K. // J. Phys. A: Math. Gen. 2006. V. 39. P. 4545. https://doi.org/10.1088/0305-4470/39/17/S36
Apolinario S.W.S., Albino Aguiar J., Peeters F.M. // Phys. Rev. E. 2014. V. 90. P. 063113. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.90.063113
Wineland D.J., Bergquist J.C., Itano W.M., Bollinger J.J., Manney C.H. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 59. P. 2935. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.59.2935
Dubin D.H.E., O’Neil T.M. // Rev. Mod. Phys. 1999. V. 71. P. 87.
Zhukhovitskii D.I., Naumkin V.N., Khusnulgatin A.I., Molotkov V.I., Lipaev A.M. // Phys. Rev. E. 2017. V. 96. P. 043204. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.96.043204
Baiko D.A., Yakovlev D.G., De Witt H.E., Slattery W.L. // Phys. Rev. E. 2000. V. 61. P. 1912. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.61.1912
Chugunov A.I., Baiko D.A. // Physica A. 2005. V. 352. P. 397. https://doi.org/10.1016/j.physa.2005.01.005