氫是宇宙中最簡(jiǎn)單也是最豐富的元素,對(duì)它的研究一直是高壓物理領(lǐng)域核心問(wèn)題之一。在本論文中我們以氫分子為研究對(duì)象,應(yīng)用橢球模型,來(lái)研究壓力和壓力與磁場(chǎng)聯(lián)合作用對(duì)氫分子性質(zhì)的影響。為了更真實(shí)的了解氫分子內(nèi)部的行為,充分考慮了原子核的運(yùn)動(dòng)對(duì)氫分子行為的影響,使用了量子蒙特卡羅方法進(jìn)行精確的數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)了:1.由于我們充分考慮了原子核的運(yùn)動(dòng),可以體現(xiàn)出原子核質(zhì)量不同帶來(lái)的影響,即同位素差異。經(jīng)與前人固定原子核模型相比,我們的氫、氘模型在相同的摩爾密度下具有更高的總能和壓力,并且具有更低的可壓縮性和更復(fù)雜的幾何變化規(guī)律,如鍵長(zhǎng),橢球的長(zhǎng)、短軸等的變化;無(wú)論氫還是氘,它們的原子核的動(dòng)能都在電子的千分之一量級(jí),但是,原子核的運(yùn)動(dòng)會(huì)影響總能量,使其明顯升高,尤其是在高壓下這種影響更為顯著;在相同的摩爾密度下,氫的總能和壓力均高于氘的;我們發(fā)現(xiàn)一些物理量之間存在的數(shù)值關(guān)系,如分子的總能量與受限分子的橢球體積的倒數(shù)成線性關(guān)系,以及系統(tǒng)的壓力與摩爾密度的平方成線性關(guān)系;氘和氫在鍵長(zhǎng)壓縮率,束縛橢球的拓?fù)湫再|(zhì)等的壓縮性質(zhì)上存在很大差異,這可以解釋它們相圖存在差異的原因,以及氘獨(dú)特的Ⅰ’、II’相。2.在有磁場(chǎng)... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氫的相圖

第一章緒論3圖1.2固體分子氫的實(shí)驗(yàn)相圖。空心和實(shí)心的圓圈分別代表氕和氘的拉曼數(shù)據(jù)，空心方塊代表了氕的紅外數(shù)據(jù)。三角形和相應(yīng)的虛線代表了相Ⅳ的相邊界。虛線的相的存在還處于爭(zhēng)論之中。圖1.2展示了在較低溫度和中間壓力范圍的實(shí)驗(yàn)相圖[1]�？梢钥吹较啖瘛ⅱ�、Ⅲ位于溫度較低的范圍，而相Ⅳ則處于較高的溫度上，它們之間有明顯作為壓力和溫度函數(shù)的相變界。其中，相Ⅰ位于最低的溫度和壓力區(qū)間，這一相的氫分子可以在晶體中保持自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這是由于較弱的分子間各向相互作用和原子核較強(qiáng)的量子性導(dǎo)致的。實(shí)驗(yàn)和理論均表明這一相的晶體結(jié)構(gòu)為六角閉包h.c.p結(jié)構(gòu)，且具有多體平移對(duì)稱性[7,10]。當(dāng)壓力上升，氫會(huì)發(fā)生相變進(jìn)入相Ⅱ,由于分子間相互作用的增強(qiáng)使得分子旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性被打破，因此這一相也稱為對(duì)稱破缺相[11]。當(dāng)壓力增加到150GPa，氫分子將再次經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變進(jìn)入相Ⅲ，分子的定向性進(jìn)一步增強(qiáng)[12]。這一相的熱力學(xué)穩(wěn)定性被實(shí)驗(yàn)證實(shí)可達(dá)300GPa的壓力和300K

第二章量子蒙特卡羅方法15可以說(shuō)VMC是一個(gè)即簡(jiǎn)單又優(yōu)雅的方法。因?yàn)槠渲惺褂玫脑囂讲ê瘮?shù)沒(méi)有嚴(yán)格的限制，而且不涉及費(fèi)米符號(hào)問(wèn)題。然而，即使基本物理原理被很好的理解了，為兩個(gè)不同體系準(zhǔn)備同等精確的試探波函數(shù)也是非常困難的，因此對(duì)他們之間能量差的估計(jì)將會(huì)是不準(zhǔn)確的。所以在實(shí)際應(yīng)用中我們主要使用這種方法來(lái)優(yōu)化試探波函數(shù)中的變分參數(shù)，來(lái)獲得更合理實(shí)用的試探波函數(shù)。變分蒙特卡羅算法的流程圖如下：圖2.1變分蒙特卡羅算法流程圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Variational and diffusion Monte Carlo simulations of a hydrogen molecular ion in a spherical box[J]. 肖學(xué)會(huì),包括,王友春,謝慧,段德芳,田夫波,崔田.  Chinese Physics B. 2019(05)

碩士論文
[1]強(qiáng)磁場(chǎng)中氫分子離子能級(jí)研究[D]. 王英霞.中國(guó)石油大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2940363