Screening of a test charge in a free-electron gas at warm dense matter and dense non-ideal plasma conditions
利用线性响应理论和局域场修正，基于从头算量子蒙特卡罗模拟数据，研究了在热稠密物质和稠密等离子体条件下部分简并非理想自由电子对试探电荷的屏蔽作用.通过与无规相位近似和Singwi-Tosi-Land-Sjölander近似的比较，对所得结果进行了分析。长波长近似的描述屏蔽的适用性进行了研究。讨论了电子交换关联效应对结构性质的影响以及线性响应理论中屏蔽势对离子动力学模拟的适用性。
2020-09-19 physics.plasm-ph
Real-Space Green's functions for Warm Dense Matter
对热致密物质的电子结构进行精确建模是一个具有挑战性的问题，其解决方案将使人们更好地理解物质的性质，如状态方程，不透明度和导电性，从而从天体物理学到聚变能研究。在这里，我们探讨了实空间格林函数方法作为一种技术解决的科恩-沙姆密度泛函理论方程在温暖的稠密物质条件下。我们发现该方法是易于处理的，准确的密度和温度范围内的利益，与其他方法相比。与其他方法相比，它们被认为是准确的，状态方程很好的协议。
2021-01-06 physics.plasm-ph
X-ray scattering as a probe for warm dense mixtures and high-pressure miscibility
我们展示了弹性X射线散射的能力，以产生信息的致密物质与多个离子物种和致密材料的微观混合。基于从头算模拟的部分结构因子，提出了一种新的计算方法，用于计算致密氢-铍和氢-氦混合物的弹性散射特性。散射信号显着不同之间的单一物种，真正的微观混合物，和两个单独的流体中的散射体积。
2010-05-21 physics.plasm-ph
The impact of three dimensional MHD instabilities on the generation of warm dense matter using a MA-class linear transformer driver
温暖的致密物质很难产生，因为它对应于一种物质状态，其压力比天然材料可以处理的压力大一个数量级。金刚石砧可以用来加压物质高达一个Gbar，这是在高密度，但在室温下。高功率激光和重离子束可以产生温暖的致密物质，但它们不能将其限制足够长的时间，以允许测量准静态传输系数，如粘度或热传导。我们在这里提出了第三种方法来产生温暖的致密物质。它使用脉冲功率驱动器，通过使用等离子体断开开关，大大缩短了电流上升时间，限制了不稳定性的发展。该开关依赖于一个喷气Z箍缩的内爆，该箍缩携带大部分放电电流，直到箍缩到达样品。之后，样品被压缩，直到它达到温暖的致密物质状态。三维磁流体力学计算表明，如果气体的密度足够低，没有可检测到的不稳定性（例如扭结和香肠模式）阻碍了内爆的其余部分。
2017-03-02 physics.plasm-ph
On collisional free-free photon absorption in warm dense matter
本文从Sommerfeld的非相对论韧致辐射截面出发，利用细致平衡关系，导出了热致密物质中自由电子-自由离子碰撞引起的光子吸收率。在均匀简并电子气和均匀离子背景的近似下，将热致密物质视为类金属态。总吸收率在电子费米分布上取平均。一个封闭的表达式获得的吸收率，取决于温度，密度和光子能量，与离子电荷Z的比例。它是数值计算的全参数空间，这需要不同的表示所涉及的超几何函数。结果对大于介质等离子体频率的光子频率有效。他们比较近似公式在各个渐近区域。
2019-07-23 physics.plasm-ph
Electron transport calculations in warm dense matter using scattering cross sections
采用准原子分子动力学方法，对Ziman公式的电导率在温热稠密物质中进行了测试。已被广泛使用的文献中的几个实施方案进行了系统的测试，通过比较准确，但昂贵的Kohn-Sham密度泛函理论分子动力学（KS-DFT-MD）计算。的比较是由几个元素和混合物，并为广泛的温度和密度，并揭示了一个优选的方法，通常给出了非常好的协议与KSDFT-MD的结果，但在一小部分的计算成本。
2015-09-14 physics.plasm-ph
Self-energy effects and energy band theory for warm dense matter
在热致密铝和铍中观察到由于自能移动导致束缚能级展宽和合并而产生的能带结构。提出了热态稠密物质（WDM）的能带理论，发展了基于能带理论的新程序，改进了传统的密度泛函方法。对中低Z波段WDM的状态方程和输运系数进行了大量的数值模拟。利用Lorenz数随简并参数的变化，研究了从完全简并态到部分简并态（与WDM有关），最后到非简并态的转变，得到了WDM的参数上限和下限。结果表明，压力电离的结果在Wiedemann-Franz定律不再适用于WDM。
2018-12-20 physics.plasm-ph
Condensed phase effects on the electronic momentum distribution in the warm dense matter regime
本文报道了Mbar压力下热密Be的价电子动量分布函数n（p）和动力学结构因子的从头计算。我们观察到一个意想不到的，强大的康普顿轮廓重塑密度增加时，甚至在任何显着的核心波函数重叠或发生的行为。我们认为，这种非微扰效应是由于随着密度的增加，价电子波函数和芯电子波函数的正交化对n（p）的影响越来越大，可以通过x射线自由电子激光和大规模激光冲击加热设备上的非弹性x射线散射观察到，并且对于致密的部分电离等离子体的热力学性质也可能更普遍地重要。
2013-08-15 physics.plasm-ph
Improving dynamic collision frequencies: impacts on dynamic structure factors and stopping powers in warm dense matter
本研究针对温稠密物质模拟诊断的模型需求，利用自洽场平均原子模型数据，通过纳入量子态密度等因素改进动态碰撞频率，提升了平均原子模型与第一性原理理论的吻合度，可解释散射光谱特征并修正阻止本领。
2023-01-23 physics.plasm-ph
Kinetic Theory for Electronic Transport Properties of Warm Dense Matter: Chapman-Enskog Solution of the Uehling-Uhlenbeck Equation
University of Michigan（密歇根大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
基于Uehling-Uhlenbeck方程的Chapman-Enskog解，发展了一种动理学理论，用于预测温稠密等离子体中的电导率、热导率和电热系数，并考虑了电子简并、衍射和强耦合效应。
2026-06-01 physics.plasm-ph
Modelling of warm dense hydrogen via explicit real time electron dynamics: Electron transport properties
本文提出通过将双组分等离子体原子模拟的长波行为映射到双流体模型，并利用 Markov Chain Monte Carlo 采样提取电子输运性质。该方法应用于波包分子动力学建模的温稠密氢，推导结果与多种参考计算一致，但发现电子粘度较经典模型显著降低。
2024-10-11 physics.plasm-ph
Warm dense matter conductivity including electron-electron collisions
解决了关于电子-电子碰撞在稠密等离子体动态电导率中的作用的争论。特别是，直流电导率分析在低密度，非简并的限制，其中斯皮策理论是有效的和电子-电子碰撞导致众所周知的减少的结果为洛伦兹等离子体。随着简并度的增加，电子-电子碰撞对直流电导率的贡献减小，并且对于Ziman-Faber理论适用的液态金属域可以忽略。我们展示了如何电子-电子碰撞必须实现在计算的基础上的Kubo-Greenwood公式，这是preferred适用于模拟的频率依赖的电导率在温暖的稠密物质区域，即任意简并。
2015-01-25 physics.plasm-ph
Atomic population kinetics in the context of XUV/X-ray free electron laser generating warm dense matter and strongly coupled plasmas
本文提出用密度矩阵方法计算稠密等离子体（即热稠密物质和强耦合等离子体）中自电离态的原子光谱性质。这是由于在计算自电离态的原子布居数时考虑等离子体电荷成分产生的微电场的影响的重要性。对于自电离态，电子密度证明统计方法超过固体密度带来严重的怀疑，即使在致密的等离子体的统计方法。这也导致标准方法框架中的谱线形状的变化。讨论了X射线自由电子激光（XFEL）与固体密度物质相互作用产生的致密等离子体辐射的重要性。
2017-02-02 physics.plasm-ph
Collisional stopping power of ions in warm dense matter
University of Michigan（密歇根大学）；Sandia National Laboratory（桑迪亚国家实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）
基于等离子体动理论，结合费米简并效应和平均原子模型中的强库仑关联，发展了离子在温稠密物质中碰撞阻止本领的模型，并验证了其准确性。
2025-11-11 physics.plasm-ph
Ab initio path integral Monte Carlo simulations of hydrogen snapshots at warm dense matter conditions
我们结合从头算路径积分蒙特卡罗（PIMC）模拟与固定离子配置从密度泛函理论分子动力学（DFT-MD）模拟解决电子问题的氢在温暖的稠密物质条件下[M.Böhme et.等. Phys.Rev.Lett. (in打印）]。利用对近似避免了库仑引力引起的路径坍缩问题，并与简单的Kelbg对势进行了比较。我们发现非常有利的收敛行为对前者。由于我们没有施加任何节点限制，我们的PIMC模拟受到臭名昭著的费米子符号问题的困扰，我们详细分析了这个问题。虽然计算要求很高，但我们的结果构成了其他方法和近似（如DFT）的精确基准。我们的设置给了我们独特的能力来研究的重要性质的温暖稠密的氢，如电子静态密度响应和交换相关（XC）内核没有任何模型假设，这将是非常有价值的各种应用，如解释实验和新的XC泛函的发展。
2022-12-20 physics.plasm-ph
Analysis of laser shock experiments on precompressed samples using a quartz reference and application to warm dense hydrogen and helium
兆巴（1兆巴= 100 GPa）激光冲击预压样品允许达到前所未有的高密度和适度高10000- 100000 K的温度。我们在这里描述了一个完整的分析框架，在这些实验中产生的测速（VISAR）和高温（SOP）数据。由于预压缩增加了初始密度的样品和石英参考压力密度，反射率和温度测量，我们描述了分析校正的基础上提供的实验数据温暖的致密二氧化硅和密度泛函理论为基础的分子动力学计算机模拟。使用我们改进的分析框架，我们报告了对以前发表的关于温暖的稠密氢和氦的数据的重新分析，将新推断的压力，密度和温度数据与最先进的状态方程模型进行比较，并提供更新的反射率值。
2015-10-12 physics.plasm-ph
Average-Atom Model for X-ray Scattering from Warm Dense Matter
基于平均原子模型，提出了一种分析X射线被热致密物质汤姆逊散射的方案。重点讨论了束缚电子对X射线的散射。利用平均原子模型中的参数（化学势、平均离子电荷、自由电子密度、束缚和连续波函数和占据数），计算了随离子运动的电子的弹性散射和自由电子和束缚电子的非弹性散射对散射X射线谱的贡献。所得到的方案提供了一个相对简单的诊断与X射线散射测量。应用给出了致密的氢，铍，铝，钛，锡等离子体。在高动量转移，从束缚电子的非弹性散射的贡献是铝，钛和锡的散射X射线光谱的主要特征。
2012-11-01 physics.plasm-ph
An integral equation model for warm and hot dense mixtures
在Starrett和Saumon [Phys.Rev.E87，013104（2013）]中，描述并验证了用于计算温热致密物质的电子和离子结构的模型。在该模型中，使用基于密度泛函理论的平均原子（AA）模型来确定等离子体中的一个“原子”的电子结构，并且通过将AA模型耦合到控制流体结构的积分方程来确定离子结构。该模型仅适用于具有一个核物种的等离子体。在这里，我们将其扩展到处理等离子体与许多核物种，即混合物，并将其应用到碳-氢混合物相关的惯性约束聚变实验。无轨道和Kohn-Sham分子动力学模拟的预测的电子和离子结构的比较揭示了良好的协议，化学键是不显着的。
2014-08-15 physics.plasm-ph
Quantum Kinetic Modeling of KEEN waves in a Warm-Dense Regime
Michigan State University（密歇根州立大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本文通过量子动力学方法研究KEEN波，揭示量子衍射对经典捕获机制的影响，以及在暖密态中电子行为的变化，为惯性约束聚变设计提供新视角。
2025-10-27 physics.plasm-ph
K$_α$ Emission Profiles of Warm Dense Argon Plasmas
从一个温暖的稠密等离子体环境中发射的K线轮廓被用于诊断由高能量激光脉冲产生的Ar液滴等离子体。分析的时间和空间集成的光谱，我们推断的Ar液滴内的温度梯度从约10 eV的顺序的冷温度高达250 eV及以上的更高的温度。为了表征温暖和密集的环境对发射器的影响，等离子体屏蔽被认为是在一个微扰的方法的哈密顿量。等离子体影响多粒子系统，导致发射的能量移动以及由于电子-离子和电子-电子相互作用的电离能。通过这种方法，我们得到了一个很好的再现的光谱特征，强烈影响电离和激发过程中的等离子体。与广为人知的FLYCHK程序和原始论文中给出的温度分布相比，计算内部自由度（束缚态）并在我们的量子统计方法中处理压力电离导致更详细的温度-密度-关系，并导致推断的温度分布的不同结果。
2017-09-22 physics.plasm-ph
Ionization potential depression and Fermi barrier in warm dense matter--a first--principles approach
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学理论与天体物理研究所）
本文基于第一性原理量子蒙特卡罗模拟，研究等离子体中电离势降低和费米势垒的影响，探讨核电荷增加对电离势降低的贡献。
2025-02-14 physics.plasm-ph
Thermophysical properties of warm dense hydrogen
我们利用量子分子动力学模拟研究了热重氢的热物理性质。对分布函数，状态方程，Hugoniot曲线，和反射率的新结果。我们比较现有的实验数据和预测的化学图片。特别地，我们讨论了在40 GPa附近稠密流体中发生的非金属-金属相变。
2007-10-04 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Ion core effect on transport characteristics in warm dense matter
采用有效势方法和分子动力学方法研究了热重物质区离子核对离子输运性质的影响。作为一个例子，我们考虑了冲击硅。通过计算粒子的均方位移（MSD）和速度自相关函数（VAF），对微正则系综内的MD模拟结果进行了分析。采用MSD和VAF计算离子的扩散系数。计算结果与忽略离子芯效应的计算结果进行了比较。结果表明，离子核效应使扩散系数显著降低。此外，我们计算的粘度系数的离子使用连接粘度和应力自相关函数的Green-Kubo关系。结果表明，离子核效应可以引起粘滞系数的增加或减少，这取决于离子间耦合的强度。
2022-09-24 physics.plasm-ph
First-Principles Simulations of Warm Dense Lithium Fluoride
我们进行第一性原理路径积分蒙特卡罗（PIMC）和密度泛函理论分子动力学（DFT-MD）计算，以探索温暖的致密物质状态的LiF。我们的模拟覆盖了$2.08-15.70$ ~g、$\,$、cm、$^{-3}$和$10^4-10^9$ ~K的宽密度-温度范围。由于PIMC和DFT-MD精确地处理原子壳层结构的影响，我们发现一个明显的压缩最大值和一个肩膀上的主要Hugoniot曲线归因于K-壳层和L-壳层电离。结果为广泛使用的EOS表，如SEEOS，LEOS和模型提供了基准。此外，我们计算对关联函数，揭示了一个不断变化的等离子体结构和电离过程，驱动的热和压力电离。最后，我们计算电子态密度的液体LiF的DFT-MD模拟，并发现，电子间隙可以保持开放的密度和温度增加到至少15.7克$~$ cm $^{-3}$。
2017-04-18 physics.plasm-ph
Combining stochastic density functional theory with deep potential molecular dynamics to study warm dense matter
本文提出将随机密度泛函理论与深度势分子动力学结合，突破高温轨道壁限制，以第一性原理精度研究暖稠密物质的结构、动力学和输运性质。
2023-12-12 physics.plasm-ph
A Kinetic Model for Electron-Ion Transport in Warm Dense Matter
我们提出了一个模型的电子-离子输运在温暖的致密物质，通过使用平均力的统计势，将库仑耦合效应到量子玻尔兹曼方程的Uehling和Uhlenbeck。虽然这个模型是在经典极限下严格推导出来的[S.D. Baalrud and J. Daligault，Physics of Plasmas 26，8，082106（2019）]，它的量子推广被不确定原理复杂化。在这里，我们应用一个现有的模型的基础上的量子Ornstein-Zernike方程耦合平均原子模型的平均力的潜力[C。E. Starrett，High能量密度物理学25，8（2017）]。这个潜在的包含由于库仑耦合和交换的相关性，和碰撞内核的动力学理论强制泡利阻塞，同时允许电子衍射和大角度碰撞。通过求解电子-离子弛豫速率的Uehling-Uhlenbeck方程，预测了基于电子-离子碰撞的固体密度铝等离子体的动量弛豫时间、温度弛豫时间和电导率。我们提出的结果，跨越从经典的弱耦合等离子体的退化中度耦合等离子体的过渡的密度和温度条件。我们的研究结果与最近的量子分子动力学模拟相一致。
2021-02-09 physics.plasm-ph
Excited States in Warm and Hot Dense Matter
针对温稠密与热稠密物质建模需考虑大量激发态的难题，提出含显式激发态的变分框架，应用于等离子体中原子模型，压强计算与传统模型吻合且可获取激发能与电荷态分布。
2023-10-17 physics.plasm-ph
Momentum distribution function and short-range correlations of the warm dense electron gas -- ab initio quantum Monte Carlo results
在经典等离子体中，对于大的$k$，动量分布$n(k)$呈指数衰减，对于理想的费米气体也是如此。然而，当量子效应和关联效应同时相关时，已经预测了代数衰变，$n_\infty(k)\sim k^{-8}$。这是相关的截面和阈值过程中的致密等离子体，取决于高能粒子的数量。在这里，我们提出了广泛的\textit{ab initio}结果的动量分布的非理想均匀的电子气在温暖的稠密物质的条件。我们的结果是基于第一原理费米子路径积分蒙特卡罗（CPIMC）模拟，并清楚地证实了$k^{-8}$渐近。这种渐近行为直接与短程相关性有关，短程相关性通过顶部对分布函数（顶部PDF）进行分析，即具有相反自旋的电子的PDF。我们提出了广泛的结果的密度和温度依赖性的顶部PDF和在整个动量范围内的动量分布。
2021-03-08 physics.plasm-ph
Issues in the calculations of dc conductivity of warm dense aluminum
在Ziman-Evans公式中，电阻率涉及几个量，如等离子体平均电离和化学势，电子-离子散射截面，离子-离子结构因子，以及费米分布相对于电子能量的导数。因此，为了在比较不同模型或分析实验测量时取得重大进展，重要的是尝试洞察这些部分物理量。在目前的工作中，我们建议调查电阻率的灵敏度，其计算所需的不同物理量。
2022-05-12 physics.plasm-ph
Theory of warm ionized gases: equation of state and kinetic Schottky anomaly
基于精确的Lennard-Jones型相互作用势，我们推导出一组封闭的状态方程来描述存在电离过程的热原子气体。比热预测表现出对应于单次和多次电离的峰值。这种动力学模拟在原子气体中的肖特基异常在固体中增强在中等和低原子密度。详细分析了惰性气体绝热压缩的情况，并讨论了其对声致发光的影响。特别是，预测的等离子体电子密度在声致发光气泡原来是在最近的实验中测得的值很好的协议。
2013-10-22 cond-mat.other physics.plasm-ph
Evidence for out-of-equilibrium states in warm dense matter probed by X-ray Thomson scattering
最近和意想不到的\textit{ab initio}模拟和铝的激光冲击实验的解释之间的差异，探测X射线汤姆逊散射（XRTS），解决。从XRTS弹性峰（离子特征）推导的离子-离子结构因子仅与强耦合的非平衡态相容。采用轨道自由分子动力学模拟，离子温度低于电子温度，对实验结果进行了解释。退耦温度的离子和电子的相关性进行了讨论。它模仿一个短暂的，或亚稳态，熔融后的平衡态的可能性也被建议。
2014-11-27 physics.plasm-ph
Exploring relaxation dynamics in warm dense plasmas by tailoring non-thermal electron distributions with a free electron laser
提出利用自由电子激光产生非热电子分布，并通过辐射复合发射光谱追踪其热化过程，结合碰撞辐射模拟实现对稠密等离子体电子弛豫时间尺度的原位测量，以检验Coulomb Logarithm框架的适用性。
2024-08-05 physics.plasm-ph
The ion potential in warm dense matter: wake effects due to streaming degenerate electrons
研究了有限温度下稳态流动量子等离子体中经典离子的有效动态屏蔽势。这是一个关键量的热力学和运输的稠密等离子体在温暖的稠密物质制度。这个潜在的已经研究了在流体动力学的方法或基于零温度Lindhard介电函数。在这里，我们扩展的动力学分析，包括有限的温度和碰撞的基础上的Mermin介电函数的影响。由此产生的离子电位表现出有吸引力的最小值（唤醒）的振荡结构，因此，强烈偏离平衡等离子体的静态汤川电位。详细分析了这种潜力的高密度等离子体的Brueckner参数的值在$0.1 \le r_s \le 1$的范围内，等离子体温度和电子流速度的宽范围内。结果表明，尾流效应随着电子温度的升高而减弱。最后，我们得到的最小电子流速度的离子之间的吸引力发生。这个速度比电子的费米速度小。我们的研究结果允许，第一次，在非平衡量子等离子体与快速流动的电子尾流效应的强度的可靠预测表明，这些影响是至关重要的运输下温暖的致密物质的条件下，特别是激光-物质相互作用，电子-离子温度平衡和阻止功率。
2014-12-08 physics.plasm-ph
Benchmarking Exchange-Correlation Functionals in the Spin-Polarized Inhomogeneous Electron Gas under Warm Dense Conditions
温密物质是材料科学和等离子体物理的前沿和交叉领域。我们评估常用的交换相关（XC）近似（LDA，PBE，PBESol和AM 05）的性能在自旋极化的非均匀电子气在温暖的稠密条件下的精确路径积分量子蒙特卡罗计算的基础上。这扩展了我们最近对自旋非极化暖密电子气中不均匀性相关性的分析[Z.~ Moldabekov等人，J. Chem.Phys.155，124116（2021）]。我们证明了这些XC泛函的预测精度随着（1）密度的降低（对应于电子间相关强度的增加）和（2）密度扰动的特征波数的增加而恶化。我们提供的建议，所考虑的XC泛函在典型的温暖致密的物质的条件下的适用性。此外，我们暗示在未来的可能性，在这些条件下构建更准确的XC泛函。
2021-10-13 cond-mat.str-el physics.plasm-ph
Roadmap for warm dense matter physics
Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI重离子研究中心亥姆霍兹有限公司）；School of Mathematics and Physics, Queen’s University of Belfast（贝尔法斯特女王大学数学与物理学院）；European XFEL（欧洲X射线自由电子激光设施）；Center for Computing Research, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室计算研究中心）；University of Exeter（埃克塞特大学）；Ecole Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学校）；LULI, CNRS, CEA, Ecole Polytechnique—Institut Polytechnique de Paris（卢日-拉格朗日联合实验室，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，巴黎综合理工学院—巴黎理工学院）；Department of Physics and Astronomy, University of Victoria（维多利亚大学物理与天文系）；Kiel Nano, Surface and Interface Science KiNSIS（基尔纳米、表面与界面科学KiNSIS）；Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔基督教阿尔伯特大学理论物理与天体物理研究所）
本研究提出暖稠密物质物理领域当前的发展现状、挑战及未来方向，涵盖理论与实验技术，并探讨其在天体物理、惯性约束聚变和新型材料合成中的应用。
2026-02-13 physics.plasm-ph
The structure of warm dense matter modeled with an average atom model with ion-ion correlations
我们提出了一个新的模型，温暖的致密物质，代表一个中间的方法之间的相对简单的“一个离子”的平均原子模型和更现实的，但计算昂贵的从头计算模拟方法。物理现实主义主要是通过包括围绕中心离子的等离子体中的相关性来实现的。等离子体描述与Ornstein-Zernike积分方程理论的流体，这是耦合到一个平均原子模型的中心离子。在这篇文章中，我们强调了关键元素和近似，以及它们如何与一个典型的平均原子模型相关和扩展。除了相对便宜的计算，这种方法提供了一些优势，从头算模拟，但也有一些限制。该模型进行了验证，从从头计算模拟的几个元素和广泛的等离子体条件下的离子对分布函数的数值解的比较。模拟结果再现非常好，简单的限制理论恢复以及。该模型在计算热稠密物质的性质，如在很宽的温度和密度范围内的状态方程和电导率等方面有许多潜在的应用。
2013-11-15 physics.plasm-ph
Electronic density response of warm dense hydrogen on the nanoscale
本研究通过从头算路径积分蒙特卡罗方法研究纳米尺度温稠密氢的电子密度响应，揭示了质子周围电子局域化与外微扰密度响应的相互作用，为温稠密物质模拟近似理论的基准测试提供了参考。
2023-06-09 physics.plasm-ph
Decay of Langmuir wave in dense plasmas and warm dense matter
利用固体物理中广泛应用的介电函数理论计算了稠密等离子体中朗缪尔波的衰减。四种情况下被认为是：一个经典的等离子体，麦克斯韦等离子体，一个退化的量子等离子体，和部分退化等离子体。结果与传统的朗道阻尼理论有很大的不同。
2010-04-27 cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph quant-ph
Monte-Carlo approach to calculate the proton stopping in warm dense matter within particle-in-cell simulations
一个蒙特卡罗方法质子停止在温暖的致密物质实施到现有的粒子在细胞的代码。该模型基于电子-电子、电子-离子和离子-离子之间的多个二元碰撞，考虑了自由电子和束缚电子的贡献，并允许以更自然的方式计算粒子停止。在低温极限下，当“所有”电子都束缚在核上时，阻止本领收敛于Bethe-Bloch理论的预测，这与NIST提供的数据有很好的一致性。随着温度的升高，越来越多的束缚电子被电离，从而导致对冷物质的阻止本领增加，这与最近的实验测量结果[Phys.Rev.Lett. 114，215002（2015）]。当温度进一步升高时，随着电离达到最大值，观察到降低的阻止功率，这是由于投射的质子束与靶中的热等离子体之间的碰撞频率被抑制。
2016-07-10 physics.plasm-ph
Kubo-Greenwood approach to conductivity in dense plasmas with average atom models
给出了平均原子模型下Kubo-Greenwood电导率的一个新公式。新的配方改进前明确包括离子结构因子。基于这个新的表达式的计算导致更好的协议与从头计算结果的DC电导率的温暖致密的氢和铍，和氢的热导率。我们还给出并测试了一个略有修改的Ziman-Evans公式的电阻率，其中包括一个非自由电子态密度，从而消除了原来的Ziman-Evans公式中的歧义。再次基于这个表达式的结果是在很好的协议与从头计算模拟温暖的致密铍和氢。然而，对于这两个表达式，热致密铝的电导率的计算导致在低温下的从头计算模拟相比，协议差。
2016-03-22 physics.plasm-ph
Average-atom treatment of relaxation time in X-ray Thomson scattering from warm-dense matter
在平均原子近似下研究了有限弛豫时间对热密等离子体汤姆逊散射的影响。目前大多数计算使用碰撞自由Lindhard介电函数来评估自由电子对汤姆逊截面的贡献。在这项工作中，我们使用Mermin介电函数，其中包括弛豫时间明确。弛豫时间是通过将平均原子视为均匀电子气中的杂质来评估的，并且严格依赖于输运截面。计算出的弛豫速率同意以及从Ziman公式的静态电导率和速率推断出的值从一个适合的频率依赖的电导率。在平均原子势的相移分析确定的运输截面进行了比较，在常用的玻恩近似评估。玻恩近似在高能量下收敛到精确的截面;然而，在低能量下发生的差异导致弛豫速率的相应差异。包括弛豫时间建模时的相对重要性X射线汤姆逊散射光谱检查通过比较计算的自由电子动态结构函数汤姆逊散射使用Lindhard和Mermin介电函数。给出了温度为2 ~ 32 eV，密度为2 ~ 64 g/cc的温密Be等离子体的应用。
2016-04-01 physics.plasm-ph
Slow and fast micro-field components in warm and dense hydrogen plasmas
本文研究了耦合条件下离子-电子双组分等离子体中局域电场的统计特性。等离子体中带电点和中性点处的随机场具有慢涨落和快涨落两种特性。首次对这些局部场进行了基于直接时间平均的统计研究。对于温暖和稠密的等离子体条件，通常是$N_{e}\approx 10^{18}cm^{-3}$、$% T_{e}\approx 1eV$，已经进行了中性氢、质子和电子的良好控制的分子动力学（MD）模拟。依靠这些\textit{ab initio} MD计算这项工作的重点是分析的概念，统计独立的慢和快的局部场分量，考虑的时间平均电场的基础上。这些MD模拟的结果与基于静态屏蔽场的相应标准结果之间存在较大差异。所讨论的效应对于与随机电场波动有关的物理现象是重要的，例如，用于稠密等离子体中的谱线展宽。
2007-10-10 physics.plasm-ph
Predicting Excitation Energies in Warm Dense Matter
本文采用受约束单电子占据的温稠密物质电子态模型，自洽从头算包含连续谱降低，预测固体密度镁、铝、硅的 K 边、K-alpha 能量及 IPD，并与实验和常用模型吻合。
2024-03-28 physics.plasm-ph
Resonant Bound-Free Contributions to Thomson Scattering of X-rays by Warm Dense Matter
最近的计算[Nilsen et al. arXiv：1212.5972]预测，在金属密度和T=12 eV下，铬（Z=24）中3s和3 p束缚态对散射光子光谱的贡献低于相应的束缚态阈值。这些共振被证明是密切相关的连续降低，在自由原子中的3D束缚态溶解成共振l=2分波的连续。由此产生的d-态共振占主导地位的贡献的束缚-自由的动态结构功能，导致预测的共振散射X射线光谱。在周期表中Ca和Mn（20 <= Z <= 25）之间的所有元素中显示出类似的共振特征。
2013-01-15 physics.plasm-ph
Calculations on the stopping power of a heterogeneous Warm Dense Matter
利用存在于这种介于经典等离子体和简并等离子体之间的特殊物质中的自由电子和束缚电子的单独贡献来估计这种物质的阻止本领。对于自由电子，介电形式主义，以及在我们的研究中描述的，是用来估计的自由电子阻止功率。对于束缚电子，使用离子的平均激发能。激发能是通过整个原子的原子计算获得的，或者为了估计它们的阻止本领，一个壳一个壳地计算。分析了温度和密度对弹丸撞击的影响。这种影响对于低射弹速度变得重要，而对于高射弹速度则可以忽略不计。使用自由和束缚电子分析，一个扩展的WDM的阻止功率推断从一个动力学计算的能量从弹丸转移到等离子体，布拉格峰和停止范围计算。最后，这个理论框架被用来研究一个典型的等离子体密度分布的WDM激光加热。
2015-12-01 physics.plasm-ph
Stopping power of high-density alpha-particle clusters in warm dense deuterium-tritium fuels
本文结合介电函数理论与LAPINS模拟，研究温密氘氚燃料中高密度α粒子团簇的集体阻止本领，揭示尾波相干叠加增强及其向退相干状态的转变。
2023-04-28 physics.plasm-ph
Energy loss and friction characteristics of electrons at warm dense matter and non-ideal dense plasma conditions
我们研究了热稠密物质（WDM）和稠密等离子体的能量损失特性，主要集中在电子关联的影响。我们分析的基础是最近开发的静态局部场校正（LFC）的基于从头算量子蒙特卡罗（QMC）的机器学习表示[Dornheim等人，J. Chem. Phys. 151，194104（2019）]，其提供了在所考虑的参数下电子气的动态密度响应函数的准确描述。我们重点讨论了由于自由电子引起的极化阻止本领、摩擦函数和离散率。此外，我们计算的摩擦系数，这是一个关键的量，充分朗之万动力学模拟的离子。考虑典型的实验WDM参数与部分简并电子，我们发现摩擦系数是$γ/ω_{pi}=0.01$的顺序，其中$ω_{pi}$是离子等离子体频率。通过将基于QMC的数据与随机相位近似（RPA）、Mermin介电函数和Singwi-Tosi-Land-Sjölander（STLS）近似的结果进行比较来进行该分析。结果表明，目前广泛使用的弛豫时间近似（Mermin介电函数）在描述关联部分简并电子的能量损失特性方面存在严重的局限性.此外，通过比较QMC为基础的数据与使用STLS得到的结果，我们发现，能量损失属性是不敏感的不准确性的静态LFC在大波数$k/k_{F}>2$（与$k_F$是通常的费米波数），但正确的描述静态LFC在$k/k_{F}\lesssim 1.5$是重要的。
2020-02-17 physics.plasm-ph
Nonlinear electronic density response of the ferromagnetic uniform electron gas at warm dense matter conditions
在最近的一封信中[T. Dornheim \emph{et al.}，物理学~修订版~ Lett.~ \textbf{125}，085001（2020）]，我们已经提出了第一个\emph{ab initio}结果的非线性密度响应的电子在温暖的致密物质制度。在目前的工作中，我们扩展这些努力进行广泛的新路径积分蒙特卡罗（PIMC）模拟的\emph{ferromagnetic}电子气，受到外部谐波扰动。这使我们能够明确量化的影响，自旋效应的非线性密度响应的温暖密集的电子气。除了他们的实用程序的描述温暖的致密物质在外部磁场，我们的研究结果进一步推进我们目前的理解均匀的电子气作为一个基本的模型系统，这是很重要的本身。
2021-06-07 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.plasm-ph
Photonic band gap and x-ray optics in warm dense matter
本文从理论上研究了固体或稠密等离子体周期结构中软x射线的光子带隙。软X射线，这是基于这些带隙的光学操纵机制，计算证明。讨论了软X射线的反射和放大以及啁啾软X射线脉冲的压缩和展宽。本文还研究了利用带隙的双能级原子激光方案。
2010-04-26 physics.optics physics.plasm-ph
Femtosecond X-ray absorption spectroscopy in warm dense matter
在原子水平上探索和理解超快过程是一项科学挑战。飞秒X射线吸收光谱（XAS）是一种重要的实验探测技术，因为它可以同时揭示电子和原子结构，从而揭示它们之间的非平衡动力学相互作用，这是大多数超快机制的起源。然而，尽管付出了相当大的努力，仍然没有适合常规实验的飞秒X射线源。在这里，我们表明，从相对论激光等离子体相互作用的感应电子辐射结合了飞秒XAS的理想功能。利用该系统研究了飞秒激光脉冲作用下铜样品在极端温度和压力条件下的非平衡相变。我们测量了电子温度的上升时间低于100 fs。这第一个实验展示了电子感应加速器源的巨大潜力，并为一类新的超快实验铺平了道路。
2017-11-24 physics.plasm-ph
Generation of Strong Fields with Subcritical Density Plasmas to Study the Phase Transitions of Magnetized Warm Dense Matter
针对磁化温稠密物质（WDM）因需千特斯拉磁场未被探索的问题，提出将激光照射圆柱形靶内表面、利用低密度高温等离子体压缩场的方法，实现千特斯拉磁场且峰值区无等离子体，便于样品制备与诊断。
2025-02-13 physics.plasm-ph
Exchange-correlation effect in the charge response of a warm dense electron gas
热密物质广泛存在于自然界和实验室中，由于量子涨落和经典涨落的相互作用，其研究具有挑战性。本文发展了一种变分图解Monte Carlo方法，并在较宽的温度$q$和动量$T$范围内，确定了热稠密电子气的交换关联核$K_{\rm XC}(q;T)$.我们观察到几个有趣的物理，包括$T$依赖的驼峰结构和大$q$尾巴的演变和出现的标度关系。特别地，通过推导$q \to \infty$的解析形式，我们得到了高精度的$K_{\rm XC}$的大-$q$尾.结果表明，$K_{\rm XC}$数据可以可靠地转换到实空间，从而可以直接用于实温稠密物质的密度泛函理论计算。
2022-09-16 cond-mat.str-el physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ionization and temperature measurements in warm dense copper using x-ray absorption spectroscopy
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Mechanical and Aerospace Engineering, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系）；Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester（罗切斯特大学激光能量学实验室）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本研究利用X射线吸收谱测量暖密铜的电离和温度，通过实验数据改进相关模型。
2026-02-20 hep-ex physics.plasm-ph
Backward Raman compression of x-rays in metals and warm dense matters
实验观测到的金属和稠密等离子体中长波朗缪尔波的衰减速率比流行的朗道阻尼理论的预测大几个数量级。探索的差异，并存在一个制度，其中前向拉曼散射是稳定的，后向拉曼散射是不稳定的检查。在这个制度中的X射线脉冲的放大，通过后向拉曼压缩，计算证明，和最佳的脉冲宽度和强度估计。
2010-04-26 physics.optics physics.plasm-ph
