Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію
Дослiдженi термодинамiчнi властивостi рiдкого металiчного гелiю в другому порядку теорiї збурень за псевдопотенцiалом електрон-iонної взаємодiї. При цьому використано псевдопотенцiал, знайдений з перших принципiв. Цей псевдопотенцiал є нелокальним i нелiнiйним. Нелокальнiсть псевдопотенцiалу приводи...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022405 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2022405 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20224052023-01-23T11:40:05Z Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію Nonlocal Pseudopotential and the Thermodynamics of Metallic Helium Shvets, V.T. Cherevko, E.V. pseudopotential of electron-ion interaction metallic helium internal energy free energy equation of state металiзацiя гелiю псевдопотенцiал електрон-iонної взаємодiї внутрiшня енергiя металiчного гелiю вiльна енергiя металiчного гелiю рiвняння стану металiчного гелiю Дослiдженi термодинамiчнi властивостi рiдкого металiчного гелiю в другому порядку теорiї збурень за псевдопотенцiалом електрон-iонної взаємодiї. При цьому використано псевдопотенцiал, знайдений з перших принципiв. Цей псевдопотенцiал є нелокальним i нелiнiйним. Нелокальнiсть псевдопотенцiалу приводить до того, що у розвиненнi внутрiшньої енергiї, вiльної енергiї i тиску рiдкого металiчного гелiю в ряд за псевдопотенцiалом присутнiй член першого порядку. Його дiагональний матричний елемент виявляється того ж порядку величини, що i член нульового порядку. В результатi цей член дає важливий внесок у внутрiшню i вiльну енергiю, а залежнiсть їх вiд густини i температури стає суттєвiшою. Вiдповiдно зростає i тиск, при якому може реалiзовуватись рiдка металiчна фаза гелiю. Цей тиск на порядок перевищує вiдповiдний тиск у металiчному воднi i на сьогоднi є недосяжним на експериментi. Аналiз ентропiї дозволив з’ясувати область iснування рiдкої металiчної фази i з’ясувати умови її кристалiзацiї. Порiвняння з густинами, тисками i температурами всерединi газових гiгантiв Юпiтера i Сатурна дозволило зробити висновок про те, що в центральних частинах цих планет не лише водень, а i гелiй перебувають у металiчному станi. Проте тиск в надрах планет є недостатнiм для кристалiзацiї гелiю. Thermodynamic properties of liquid metallic helium have been studied in the framework of perturbation theory of the second-order in the electron-ion interaction pseudopotential. The latter was determined from the first principles and was found to be nonlocal and nonlinear. The pseudopotential nonlocality leads to the appearance of the first-order terms in the series expansions of the internal energy, free energy, and pressure of liquid metallic helium in the pseudopotential. The diagonal matrix element of this term is of the same order of magnitude as that in the zero-order term. As a result, the first-order term makes a substantial contribution to the internal and free energies, so that their dependences on the density and the temperature become stronger. Accordingly, the pressure at which the liquid phase of metallic helium can be realized increases. This pressure is an order of magnitude higher than the corresponding pressure in metallic hydrogen and is currently unattainable experimentally. The analysis of the entropy made it possible to determine the region of existence for the liquid metallic helium phase and the conditions for its crystallization. A comparison between the densities, pressures, and temperatures inside such gas giants as Jupiter and Saturn allowed us to conclude that not only hydrogen but also helium are in the metallic state in the central parts of those planets. However, the pressure in their interiors is insufficient for helium to crystallize. Publishing house "Academperiodika" 2023-01-23 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022405 10.15407/ujpe67.11.790 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 67 No. 11 (2022); 790 Український фізичний журнал; Том 67 № 11 (2022); 790 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe67.11 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022405/2920 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022405/2921 Copyright (c) 2023 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
pseudopotential of electron-ion interaction metallic helium internal energy free energy equation of state металiзацiя гелiю псевдопотенцiал електрон-iонної взаємодiї внутрiшня енергiя металiчного гелiю вiльна енергiя металiчного гелiю рiвняння стану металiчного гелiю |
| spellingShingle |
pseudopotential of electron-ion interaction metallic helium internal energy free energy equation of state металiзацiя гелiю псевдопотенцiал електрон-iонної взаємодiї внутрiшня енергiя металiчного гелiю вiльна енергiя металiчного гелiю рiвняння стану металiчного гелiю Shvets, V.T. Cherevko, E.V. Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію |
| topic_facet |
pseudopotential of electron-ion interaction metallic helium internal energy free energy equation of state металiзацiя гелiю псевдопотенцiал електрон-iонної взаємодiї внутрiшня енергiя металiчного гелiю вiльна енергiя металiчного гелiю рiвняння стану металiчного гелiю |
| format |
Article |
| author |
Shvets, V.T. Cherevko, E.V. |
| author_facet |
Shvets, V.T. Cherevko, E.V. |
| author_sort |
Shvets, V.T. |
| title |
Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію |
| title_short |
Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію |
| title_full |
Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію |
| title_fullStr |
Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію |
| title_full_unstemmed |
Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію |
| title_sort |
нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію |
| title_alt |
Nonlocal Pseudopotential and the Thermodynamics of Metallic Helium |
| description |
Дослiдженi термодинамiчнi властивостi рiдкого металiчного гелiю в другому порядку теорiї збурень за псевдопотенцiалом електрон-iонної взаємодiї. При цьому використано псевдопотенцiал, знайдений з перших принципiв. Цей псевдопотенцiал є нелокальним i нелiнiйним. Нелокальнiсть псевдопотенцiалу приводить до того, що у розвиненнi внутрiшньої енергiї, вiльної енергiї i тиску рiдкого металiчного гелiю в ряд за псевдопотенцiалом присутнiй член першого порядку. Його дiагональний матричний елемент виявляється того ж порядку величини, що i член нульового порядку. В результатi цей член дає важливий внесок у внутрiшню i вiльну енергiю, а залежнiсть їх вiд густини i температури стає суттєвiшою. Вiдповiдно зростає i тиск, при якому може реалiзовуватись рiдка металiчна фаза гелiю. Цей тиск на порядок перевищує вiдповiдний тиск у металiчному воднi i на сьогоднi є недосяжним на експериментi. Аналiз ентропiї дозволив з’ясувати область iснування рiдкої металiчної фази i з’ясувати умови її кристалiзацiї. Порiвняння з густинами, тисками i температурами всерединi газових гiгантiв Юпiтера i Сатурна дозволило зробити висновок про те, що в центральних частинах цих планет не лише водень, а i гелiй перебувають у металiчному станi. Проте тиск в надрах планет є недостатнiм для кристалiзацiї гелiю. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022405 |
| work_keys_str_mv |
AT shvetsvt nelokalʹnijpsevdopotencíalítermodinamíkametalíčnogogelíû AT cherevkoev nelokalʹnijpsevdopotencíalítermodinamíkametalíčnogogelíû AT shvetsvt nonlocalpseudopotentialandthethermodynamicsofmetallichelium AT cherevkoev nonlocalpseudopotentialandthethermodynamicsofmetallichelium |
| first_indexed |
2023-03-24T09:00:47Z |
| last_indexed |
2023-03-24T09:00:47Z |
| _version_ |
1795757761926004736 |