パラ水素固体中のトンネル現象の量子統計力学的ダイナミクスの研究

仲氢固体中隧道现象的量子统计力学动力学研究

基本信息

批准号：
10120223
负责人：
衣川健一
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Nara Women's University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

径路積分セントロイド分子動力学(CMD)法をボーズ・フェルミ系に拡張する一つの定式化を行った。従来のCMD法は、量子揺らぎの効果をセントロイド座標に関する有効セントロイドポテンシャルにマップし、そのポテンシャル面上でのセントロイドの半古典的分子動力学シミュレーションを行うというもであった。しかし、この従来のCMD法では、セントロイドは半古典変数でボルツマン統計に従う。低温の量子系では、景子揺らぎの効果に加えて、ボーズ・アインシュタイン統計、フェルミ・ディラク統計といった統計的な効果が重要であり、この効果をCMDにどのようにインストールするかという点は従来の懸案であった。われわれは、そのような統計的な効果を導入した半古典的な分子動力学法、すなわち、ボーズ・フェルミ系に拡張されたCMD法の定式化を完成させた(これを、ボーズCMD、フェルミCMD法と呼ぶ)。さらに、この定式化の過程で、径路積分モンテカルロ法の代替となる、スタティックなシミュレーション法としての径路積分分子動力学(PIMD)法をボーズ・フェルミ系に適用できるような拡張を開発した(ボーズPIMD、フェルミPIMD)。このボース・フェルミPIMD法は、ボーズ・フェルミ系の正準分配関数から積分変数としての置換演算子を見かけ上消去した、「擬ボルツマン型」の正準分配関数に基づき、分子動力学による配置のサンプリングを可能にしたもので、ボーズ・フェルミCMD計算の際しても有効セントロイドポテンシャル(力)の評価のために利用される。特に、フェルミPIMD法では、すべての置換を、「置換ポテンシャル」を通じて同時に計算するため、フェルミ系のモンテカルロ計算固有の「負符号問題」が生じない。以上の新しい方法は、多自由度トンネル現象の解明に不可欠のものである。

进行了一种公式，以将路径综合质心分子动力学（CMD）方法扩展到Bose-Fermi系统。常规的CMD方法将量子波动的影响映射到质心坐标的有效质心电位，并对质心对质心的半经典分子动力学模拟进行潜在的表面。但是，在这种传统的CMD方法中，质心遵循具有半经典变量的玻尔兹曼统计。除了Keiko波动的影响外，诸如Bose-Einstein和Fermi-Dirak统计量之类的统计效应在低温量子系统中很重要，传统上的关注是如何安装这些对CMD的影响。我们已经完成了一种半经典分子动力学方法的制定，该方法引入了这种统计效应，即CMD方法扩展到Bose-Fermi系统（称为Bose-Fermi CMD方法）。此外，在此公式期间，开发了一个扩展，可以使用静态模拟方法将其应用于Bose-Fermi系统，该方法是蒙特卡洛路径积分方法的替代方法，可替代Bose-Fermi System（Bose-Pimd，Fermi-Pimd）。这种BOSE-FERMI PIMD方法允许基于“伪Boltzmann”规范分配函数对布置进行分子动力学取样，显然可以从Bose-Fermi系统的规范分配功能中消除，作为积分可变，并用于评估有效的centroid势（力量），即使在计算有效的centroid toligth（force）时，它即使在计算cose bose bose-bose-bose-bose-bose-bose-bose-bose cmd cmd cmd cmd。特别是，在Fermi PIMD方法中，所有排列都是通过“替换电位”同时计算的，因此未发生费米系统蒙特卡洛计算中固有的“减号问题”。上述新方法对于阐明多学位的隧道现象至关重要。