STATISTICAL MECHANICS OF DENSE PLASMAS : NUMERICAL SIMULATION AND THEORY

Résumé
Des calculs récents effectués à Paris et à Livermore par la méthode Monte Carlo et portant sur des plasmas denses à composant unique ou à deux composants, ont conduit à des résultats systématiques et précis concernant les caractéristiques thermodynamiques des fluides coulombiens denses. Cet exposé récapitulera les résultats de ces études numériques ainsi que les expressions analytiques simples obtenues pour l'équation d'état et les autres fonctions thermodynamiques. Dans le cas d'un plasma à composant unique, l'énergie thermique est fonction de la température suivant une relation de puissance simple, identique aux résultats obtenus par la méthode Monte Carlo pour des fluides à fort couplage régis par des potentiels de l/rⁿ . Un modèle universel est proposé pour les fluides régis par des forces de répulsion simples. Dans le cas des plasmas à deux composants, on montre que le modèle de la sphère d'ions reproduit avec exactitude les données obtenues par la méthode Monte Carlo pour la fraction statique de l'énergie. L'effet d'écran électronique a été inclus en faisant appel à la fonction électrique de Lindhard et à la théorie de la réponse linéaire. Des expressions donnant l'énergie libre des plasmas à composant unique ou à deux composants ont été établies ; elles permettent un calcul aisé de toutes les fonctions thermodynamiques.

Abstract
Recent Monte Carlo calculations from Paris and from Livermore for dense one and two component plasmas have led to systematic and accurate results for the thermodynamic properties of dense coulombic fluids. This talk will summarize the results of these numerical experiments, and the simple analytic expressions for the equation of state and other thermodynamic functions that have been obtained. The thermal energy for the one component plasma has a simple power law dependence on temperature that is identical to Monte Carlo results on strongly coupled fluids governed by l/rⁿ potentials. A universal model for fluids governed by simple repulsive forces is suggested. For two component plasmas the ion-sphere model is shown to accurately reproduce the Monte Carlo data for the static portion of the energy. Electron screening is included using the Lindhard electric function and linear response theory. Free energy expressions have been constructed for one and two component plasmas that allow easy computation of all thermodynamic functions.