ボーズ・フェルミ統計に従う多原子系の量子統計力学的ダイナミクス計算の研究

基于玻色-费米统计的多原子系统量子统计力学动力学计算研究

• 批准号: 12042257
• 负责人: 衣川 健一
• 金额: $ 2.3万
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12042257/
• 关键词: 径路積分; セントロイド; パラ水素; オルト重水素; ボーズ統計; フェルミ統計; 輸送係数; 量子液体

径路積分セントロイド分子動力学(CMD)法を用いれば、一定の熱力学条件下での多原子・分子系の実時間相関関数を近似的に計算できることはよく知られている。新たにCMD法をボーズおよびフェルミ統計に拡張することを試みている。さらに従来型のボルツマン統計に従うCMDシミュレーションを広汎に適用する研究も行っている。本年度は以下の成果が出た。(A)研究代表者は液体パラ水素に対して定温・定圧のCMD計算を行ってきたが、今年度は液体オルト重水素の定温・定圧CMD計算を行い、その集団励起・集団運動を調べた。特に動的構造因子や非干渉性中間散乱関数を計算し、その特徴が古典極限でのMDの結果、あるいは昨年度までに行ってきた液体パラ水素の結果に比べてどのように異なるかを検討した。その結果、液体オルト重水素の集団励起は液体パラ水素に比べて減衰が強く、より古典極限での状況に近いことがわかった。重水素の質量が系水素より大きいことによるこの集団励起の差異は、液体水素における同位体効果・量子効果を表している。(B)また、本年度は液体パラ水素と液体オルト重水素に対して、CMD計算で得られたセントロイドトラジェクトリーを基に、Green-Kubo公式のセントロイド近似を仮定した上で各種の輸送係数(熱伝導率、ずり粘性係数、体積粘性係数)の計算を行った。その結果、古典極限では実験値とオーダー自体もかなり違っていたが、CMD計算では劇的に正確さが上がることがわかった。(C)液体パラ水素に対して40barまでの高圧条件でCMDを行い、そのような高圧下での集団励起の様相をObarの場合と比較した。その結果、高圧条件では集団励起のエネルギーはやや上昇することがわかった。(D)CMDのボーズ・フェルミ統計への拡張について置換の効果を記述する擬ポテンシャルの形式について検討した。

Path integral セ ン ト ロ イ ド molecular dynamics method (CMD) を with い れ ば, some の thermodynamic conditions で の more atoms, molecules is の be time phase masato masato number calculates を approximate に で き る こ と は よ く know ら れ て い る. The new たにCMD method をボ たに ズおよびフェ ズおよびフェ をボ をボ をボ をボ をボ をボ に拡 に拡 statistics に拡 する とを とを try みて みて る る. さ ら に 従 type to の ボ ル ツ マ ン statistical に 従 う CMD シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を hiroo generic に applicable す る も line っ て い る. The following が achievements of this year are た. (A) research representatives は liquid パ ラ water element に し seaborne て fixed temperature, fixed 圧 の CMD line calculation を っ て き た が, our は liquid オ ル ト heavy water element の fixed temperature, fixed 圧 CMD line を い calculation, そ の set 団 wound up, set を adjustable べ 団 movement た. Structure factor of に move や non dry involved scattered among masato を calculation し, そ の, 徴 が classical limit で の MD の results, あ る い は yesterday annual ま で に line っ て き た liquid パ ラ water element に の results than べ て ど の よ う に different な る か を beg し 検 た. そ の results, liquid オ ル ト の heavy water element set 団 wound up は liquid パ ラ water element に than べ て damping が く, よ り classical limit で の condition に nearly い こ と が わ か っ た. Heavy water is の quality が water element よ り big き い こ と に よ る こ の set 団 wound up は の differences, liquid water element に お け る unseen fruit, with a body quantum unseen fruit を table し て い る. (B) ま た, this year's は liquid パ ラ water element と liquid オ ル ト heavy water element に し seaborne て, CMD calculation で ら れ た セ ン ト ロ イ ド ト ラ ジ ェ ク ト リ ー を に, Green - Kubo formula の セ ン ト ロ イ ド approximate を 仮 set し た で on various の transmission coefficient (伝 heat conductivity, ず り viscous coefficient, viscous coefficient of volume) の count を っ た . そ の results, the classical limit で は be 験 numerical と オ ー ダ ー autologous も か な り violations っ て い た が, CMD calculation で は に さ right of the play on が が る こ と が わ か っ た. (C) liquid パ ラ water element に し seaborne て 40 bar ま で の high で 圧 condition CMD を い, そ の よ う な high 圧 で の set 団 wound up の others in phase を Obar の occasions と compare し た. The そ そ result and the high-pressure conditions of the で で group drive the <s:1> エネ ギ ギ <s:1> やや やや やや やや やや やや やや やや やや to rise the する する とがわ とがわ った った った った った ギ <s:1> やや やや やや やや やや やや やや やや する とがわ った った った った った った った った. (D) CMD の ボ ー ズ · フ ェ ル ミ statistical へ の company, zhang に つ い て replacement の unseen fruit を account す る quasi ポ テ ン シ ャ ル の form に つ い て beg し 検 た.

项目成果

K.Kinugawa, H.Nagao, K.Ohta: "A semiclassical approach to the dynamics of many-body Bose/Fermi systems by the path integral centroid molecular dynamics"Journal of Chemical Physics. 114(4). 1454-1466 (2001)

K.Kinukawa、H.Nagao、K.Ohta：“通过路径积分质心分子动力学研究多体玻色/费米系统动力学的半经典方法”化学物理杂志。

F.J.Bermejo,K.Kinugawa et al.: "Quantum effects on liquid dynamics as evidenced by the presence of well-defired collective excitations in liquid para-hydrogen"Physical.Review Letters. 84(23). 5359 (2000)

F.J.Bermejo、K.Kinukawa 等人：“液体仲氢中存在良好的集体激发所证明的液体动力学的量子效应”物理评论快报。

Y.Shigeta,K.Kinugawa, et al.: "Quantum spin depnanics by means of a path integral spin centroid method"Prog.Theor.Phys.Suppl.. 138. 533 (2000)

Y.Shigeta,K.Kinukawa, et al.：“通过路径积分自旋质心方法实现量子自旋测量”Prog.Theor.Phys.Suppl.. 138. 533 (2000)

K.Kinugawa,H.Nagao,and K.Ohta: "A senciclassical approach to the dynamics of many-body Bose-Fernic systems by the path integral centroid molecular dynamics"Journal of Chemical Physics. 114(4). 1454 (2001)

K.Kinukawa、H.Nagao 和 K.Ohta：“通过路径积分质心分子动力学研究多体 Bose-Fernic 系统动力学的经典方法”化学物理杂志。

K.Kinugawa a,H.Nagao,and K.Ohta: "Path integral centroid molecular dynamics simulation extended to Bose and Fernic statistics : method and applications"Prog.Theor.Phys.Suppl.. 138. 531 (2000)

K.Kinukawa a、H.Nagao 和 K.Ohta：“路径积分质心分子动力学模拟扩展到 Bose 和 Fernic 统计：方法和应用”Prog.Theor.Phys.Suppl.. 138. 531 (2000)