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多体相互作用对高压固氦状态方程的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O512.2[理学—低温物理;理学—物理] TH842[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室,绵阳621900, [2]西南交通大学高压物理实验室,成都610031, [3]西南大学物理系,重庆400715
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10376027),国防科技实验室基金(批准号:51478678905ZS7501)和武器装备预研基金(批准号:51478030203QT2201),西南交通大学博士创新基金资助的课题.
中文摘要:

采用量子化学自洽场方法及原子团簇理论对固氦晶格原子势能进行多体展开,定量确定了最近邻原子间距R在0.26—0.175nm之间,短程的两体到五体相互作用对晶体结合能及压缩特性的贡献,并对不同间距下多体展开式的截断位置进行了讨论.结果表明:当最近邻原子间距R在0,26—0.175nm之间取值,在具有hep相结构的晶格中,氦原子势能的多体展开式是一收敛的交错型级数,该级数中两体项、四体项为正值,而三体项、五体项为负值.当R在0.26—0.23nm之间取值时,仅保留级数中两体和三体项就能很好地描述晶格原子势能;当月在0.23—0.20nm之间取值,多体展式需要展开到四体相互作用项;当R在0.20—0.175nm之间取值必须再加入五体项贡献.考虑到五体相互作用后,理论计算已能圆满地解释目前固氦等温压缩数据,其最大压力达60GPa.

英文摘要:

To investigate the significance of various many-body effects on the equation of state (EOS) of solid helium, the interaction energy of hcp crystal structure is expanded as a sum of two- to five-body potentials in the present work. Each short-range many- body term between helium atom clusters is computed by means of Hartree-Fock (HF) self-consistent-field (SCF) method. It is indicated that at high densities the many-body expansion formula is an alternative series, in which two-, and four-body terms are positive, whereas three- and five-body terms are negative. According to such an expansion of crystal interaction energy, the equation of state of solid helium at 0 K is obtained. The specific characteristics of each of the up to five-body contributions in highly compressed helium are discussed. Between 0.26 to 0.23nm, the interaction energy may be well described by two- and three-body interactions. Over a distance range 0.23-0.20nm, truncated many-body expansion after the four-body term recovers the main part of atomic potential energy. Below 0.20nm the five-body contributions have to be included. The sum of two- to five- body term accurately reproduces the atomic potential energy from 0.20 to 0. 175nm. The inclusion up to five-body potential satisfactorily describes the available experimental data from 7.5 to 2.5 cm^3/mol, corresponding to 1-60 GPa.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876