Generalized chemical model for plasmas with application to the ionization potential depression

2023

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1088/1367-2630/acd445
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Abstract On the basis of the generalized Poisson–Boltzmann equation derived from the Bogolyubov chain of equations for the equilibrium distribution functions in the pair correlation approximation, a general expression is proposed for the Helmholtz free energy of a system that contains any number of components and whose particles interact via arbitrary potentials. This opens up an extraordinary opportunity to simultaneously treat a whole range of physical effects including partial ionization, quantum effects of diffraction and electron degeneracy, short- and long-range interactions of charged particles with neutrals, finite size effects, etc. It is shown that all medium constituents are tied together in a single screening matrix, whose determinant and trace determine the excess contribution to the free energy. The approach developed is then applied to the problem of the ionization potential depression (IPD) leading to quite simple analytical expressions, which turn out to be useful for various practical purposes. In particular, for a single ionization from the neutral state the IPD is shown to significantly depend on the ionization degree such that it consists of the difference of charged and neutral contributions for a fully ionized plasma and turns non-zero for an almost neutral medium. On the other hand, for a multiple ionization process finite size effects of atoms and ions are demonstrated to be of great importance and accounted for in order to achieve good agreement with experimental data on the IPD under warm dense matter conditions.