Нелокальний псевдопотенціал і термодинаміка металічного гелію

Abstract

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.