Аннотация: Термодинамика оболочек нейтронных звёзд и ядер белых карликов может быть представлена как сумма трёх компонент: электронной, ионной и электрон-ионной. Они описывают, соответственно, вырожденный идеальный газ электронов, систему полностью ионизованных атомных ядер (ионов) на однородном фоне электронов и поправки, связанные с электронным экранированием. Доклад посвящен исследованию термодинамики ионов, дающей основной вклад в теплоёмкость вещества. Методом монте-карловского интегрирования по траекториям рассчитана энергия системы ионов, предполагая, что все они одного типа, т.е. представляют собой однокомпонентную кулоновскую плазму. Расчёты проведены для кристаллической фазы вещества в широком диапазоне параметров, характерном для астрофизических условий, а также для жидкой фазы в окрестности фазового перехода. Результаты расчётов описаны аналитическими выражениями. Используя термодинамические соотношения, получены аналитические аппроксимации всех основных термодинамических функций. Это позволило впервые построить полное детальное описание термодинамики однокомпонентной плазмы на основе ab initio расчётов с учётом квантовых эффектов во всём диапазоне температур, плотностей и составов вещества, актуальном для приложений. В частности, показано, что из-за ангармонических эффектов теплоёмкость кристаллизовавшихся ионов может в 1.5 раза превосходить известную ранее гармоническую теплоемкость. Подробно исследовано поведение различных термодинамических функций (в частности, теплоты плавления и скачка плотности ионов) при пересечении кривой плавления. Полученные результаты необходимы для реалистичного моделирования тепловой эволюции белых карликов и нейтронных звёзд.

Страница создана 16 февраля 2022 г.