Термодинамический предел ограниченной однокомпонентной плазмы
Жуховицкий Д.И., Перевощиков Е.Е.

Received: April 29, 2026

DOI: 10.31857/S0044451026120141

PDF (815.4K)

Методом молекулярной динамики исследована классическая однокомпонентная плазма, ограниченная сферической поверхностью. Расчеты, выполненные для ряда достаточно больших систем с числом ионов до 10⁶ в широком диапазоне параметра кулоновской неидеальности Γ от 0.03 до 1000, позволяют установить размерную зависимость исследуемых величин и экстраполировать их к термодинамическому пределу. Полученные оценки значений полной электростатической энергии на один ион в пределе бесконечной ограниченной однокомпонентной плазмы согласуются с известными результатами моделирования однокомпонентной плазмы с периодическими граничными условиями методом Монте-Карло. Положение перехода кристалл-жидкость оценивается как Γ _{\mathrm m}=174\pm 2; показано, что переход имеет узкую метастабильную область. Введены две дополнительные сходящиеся энергетические характеристики ограниченной однокомпонентной плазмы: избыточная энергия ион-ионного взаимодействия и избыточная энергия взаимодействия ионов с фоном. Показано, что обе величины, как и полная электростатическая энергия системы, обращаются в нуль в пределе Дебая-Хюккеля. Напротив, в пределе Γ → ∞ избыточная энергия ион-фонового взаимодействия не обращается в нуль, в отличие от случая однокомпонентной плазмы с периодическими граничными условиями. Показано, что данный результат является следствием сохраняющейся чувствительности системы к структуре нейтрального приграничного слоя даже в термодинамическом пределе. Ключевые слова: однокомпонентная плазма, сильнонеидеальная плазма, электростатическая энергия, молекулярная динамика, термодинамический предел