高密度多種イオンプラズマの相構造、電子状態および原子・分子過程

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460246
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 一丸 節夫 東京大学, 理学部, 教授 (80010734)
• 研究分担者: 家富 洋 東京大学, 理学部, 助手 (20168090)
• キーワード: 多種イオンプラズマ / 相分離 / 合金形成 / 核反応率 / 冷核反応 / 金属・非金属転移 / 強相関効果 / 不純物電子準位

研究概要

自然界や実験室で見られる多種のイオン群を含む高密度プラズマは、相分離や合金形成の可能性など複雑な相特性を示す。またプラズマ中の異種粒子としての不純物の振舞についても同様である。
本期間には、前者の課題として高密度炭素・酸素混合高密度プラズマ中の核反応率について、固化転移に伴う冷核反応の可能性も含めて解析した。後者に関しては、金属・非金属転移の境界付附近の状態にある水素プラズマ中の電子イオン間強相関効果を正確に記述する理論を開発し、状態方程式や電気伝導度を計算し、それらについて広いパラメタ-領域で成り立つ解析式を導出した。そして、そのような強相関水素プラズマ中での不純物電子準位についても、理論的に検討した。
さらに、下記の研究課題で当該年度に進歩が見られた。
(1)中性子星外核物質の伝導度および剛性率:モンテカルロ・シミュレ-ション法を用いて一成分プラズマを冷却し、実際にいくつかの欠陥を含んだbcc結晶を得た。構造因子を冷却結晶相、液相、及び完全結晶相について計算し、相対論的Ziman公式から伝導率を求めた。また剛性率について定量的に検討し、等方的固体で成立する関係式が大きく破れていることを見い出した。
(2)炭素・酸素混合量子固体における核反応率:核反応率は二粒子の接触確率に比例する。固相における遮蔽ポテンシャルを用いてシュレディンガ-方程式を解くことで接触確率を計算し、反応率の核種の違い、密度・温度効果、相による違いを定量的に検討した。

研究成果

• [文献書誌] H.Iyetomi: "Thermodynamic Functions,Freezing Transition,and Phase Diagram of Dense Carbon-Oxygen Mixtures in White Dwarfs" Phys.Rev.B. 40. 309-315 (1989)
• [文献書誌] S.Ichimaru: "Statistical-Mechanical Theory of Cold Nuclear Fusion in Metal Hydrides" J.Phys.Soc.Japan. 59. (1990)
• [文献書誌] S.Tanaka: "Equation of States and Conductivities of Dense Hydrogen Plasmas Near the Metal-Insulator Transition" Phys.Rev.A. 41. (1990)
• [文献書誌] S.Tanaka: "Electron-Ion Coupling Effects in Dense Hydrogen Plasmas II.Electronic Levels of Impurity Ions" Proc.24th Yamada Conf.on Strongly Coupled Plasma Physics(Lake Yamanaka,Japan,Aug.29-Sept.2,1989). (1990)
• [文献書誌] S.Ogata: "Thermonuclear Reaction Rates of Dense Carbon-Oxygen Mixtures in White Dwarfs" Proc.24th Yamada Conf.on Strongly Coupled Plasma Physics(Lake Yamanaka,Japan,Aug.29-Sept.2,1989). (1990)
• [文献書誌] S.Ichimaru: "Monte Carlo Simulation of Short-Range Correlations between Itinerant Hydrogen in Lattice Fields:Application to "Cold Fusion"" Phys.Rev.Lett.
• [文献書誌] S.Ichimaru(Editor): "Strongly Coupled Plasma Physics:Proc.24th Yamada Conf.on Strongly Coupled Plasma Physics" North-Holland, (1990)