古典的湯川系の動的構造因子に関する研究

ダストプラズマは、宇宙環境をはじめ、自然界におけるプラズマでは極めて普通に観測される系であり、その物理を正しく理解することはプラズマ物理学を体系的に理解する上で極めて重要である。湯川系とは、湯川ポテンシャル(遮蔽クーロンポテンシャル)で相互作用する粒子の集合であり、これはダストプラズマにおける集団現象や相転移などの基本的性質を理解するために極めて有効なモデルであることが知られている。本プロジェクトにおいては、湯川系の動的構造因子に対する強結合性の効果を、理論計算と計算機シミュレーション(分子動力学シミュレーション)の直接比較により調べた。現在、湯川系の動的構造因子を決定する理論的方法としてrecurrence relation technique (RRT)が普及しているが、本プロジェクトでは、RRTばかりでなく、その問題点を克服するため、一般化された線形応答理論(GLR)も採用して、湯川系の輸送係数を決定することを提案した。GLRは、液体金属等の系に対して電気伝導度や熱伝導度などの輸送係数を正しく計算する方法として知られている。一般にGLRでは、RRTと異なり、相関関数は摂動理論に基づいて決定される。この結果、RRTに比べて、GLRのほうが、重要な物理機構をモデルに取り入れるのが容易になる。しかし、強結合下では、湯川系は、液体金属系などに比べて、上述の摂動計算を行うのが難しい。本プロジェクト前半では、二体衝突近似に基づいて相関関数を評価してきたが、これは比較的結合が弱いときでしか有効でない。従って、後半では、この方法を系統的に拡張することにより、強結合下における湯川系の相関関数を解析的に計算した。

ダストプラズマは、宇宙環境をはじめ、自然界におけるプラズマでは極めて普通に観測される系であり、その物理を正しく理解することはプラズマ物理学を体系的に理解する上で極めて重要である。湯川系とは、湯川ポテンシャル(遮蔽クーロンポテンシャル)で相互作用する粒子の集合であり、これはダストプラズマにおける集団現象や相転移などの基本的性質を理解するために極めて有効なモデルであることが知られている。本プロジェクトにおいては、湯川系の動的構造因子に対する強結合性の効果を、理論計算と計算機シミュレーション(分子動力学シミュレーション)の直接比較により調べた。現在、湯川系の動的構造因子を決定する理論的方法としてrecurrence relation technique (RRT)が普及しているが、本プロジェクトでは、RRTばかりでなく、その問題点を克服するため、一般化された線形応答理論(GLR)も採用して、湯川系の輸送係数を決定することを提案した。GLRは、液体金属等の系に対して電気伝導度や熱伝導度などの輸送係数を正しく計算する方法として知られている。一般にGLRでは、RRTと異なり、相関関数は摂動理論に基づいて決定される。この結果、RRTに比べて、GLRのほうが、重要な物理機構をモデルに取り入れるのが容易になる。しかし、強結合下では、湯川系は、液体金属系などに比べて、上述の摂動計算を行うのが難しい。本プロジェクト前半では、二体衝突近似に基づいて相関関数を評価してきたが、これは比較的結合が弱いときでしか有効でない。従って、後半では、この方法を系統的に拡張することにより、強結合下における湯川系の相関関数を解析的に計算した。