ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ СМЕСЕЙ ВОДОРОД-КРЕМНИЙ И ВОДОРОД- ГРАФИТ В ПЛОТНОЙ ПЛАЗМЕ

А.И.  Кенжебекова; С.К.  Коданова

doi:10.26577/JPEOS.2024.v26-i2-a3

Авторы

А.И. Кенжебекова КазНу имени аль-Фараби https://orcid.org/0000-0003-0223-0216
С.К. Коданова Казахский национальный университет им. аль-Фараби https://orcid.org/0000-0001-7098-471X

DOI:

https://doi.org/10.26577/JPEOS.2024.v26-i2-a3

16 0

Ключевые слова:

коэффициент диффузии, водород-кремний, водород-графит, метод Чепмена-Энскога

Аннотация

Исследования в области горячей плотной материи и инерциального удержания термоядерного синтеза приобретают всё большее значение в современной науке. А также позволяет глубже понять внутреннюю динамику гигантских планет, аккрецию вещества вблизи звёзд, влияние радиационного давления, включая процессы конвекции и диффузии в их внутренней структуре и спектральную эволюцию. Ключевую роль в изучении процессов теплопереноса и диффузии в плотной среде играет металлический водород. Оно имеет важного практического применения, который может быть использован как сверхпроводник в науке и технике. В данной работе исследуются процессы диффузии в плотной плазме водорода. С использованием модели потенциала Дебая были рассчитаны коэффициенты диффузии для различных значений параметра неидеальности плазмы методом Чепмена-Энскога. Особое внимание уделялось взаимодействию плазмы с материалами на основе кремния и углерода. Результаты, полученные на основе потенциала Дебая, демонстрируют хорошее совпадение с моделями молекулярной динамики и AA-TCP (среднеатомной двухкомпонентной плазмы) в области слабых взаимодействий, где Γ < 1. Это подтверждает достоверность методики и её применимость для анализа слабосвязанных систем.

Биографии авторов

А.И. Кенжебекова, КазНу имени аль-Фараби

Кенжебекова Ақмарал Игілікқызы (корреспондентный автор) – PhD, ст. преподаватель кафедры физики плазмы, нанотехнологий и компьютерной физики КазНУ им. аль-Фараби (г. Алматы Казахстан, эл.почта: kenzhebekova.a@kaznu.kz)

С.К. Коданова, Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Коданова Сандугаш Кулмагамбетовна – профессор кафедры физики плазмы, нанотехнологий и компьютерной физики КазНУ им. аль-Фараби, кандидат физико-математических наук (г. Алматы Казахстан, эл.почта: kodanova@physics.kz )

Библиографические ссылки

Baraffe I., Chabrier G., and Barman T. The physical properties of extra-solar planets, Reports on Progress in Physics. – 2010. - V.73. – P. 016901.

Saumon D. and Guillot T. Shock compression of deuterium and the interiors of Jupiter and Saturn, The Astrophysical Jourmal. – 2004. - V. 609. - P. 1170-1180.

Guillot T. and. Showman A. P. Evolution of “51 Pegasus b-like” planets, Astronomy. Astrophysics. – 2002. - V. 385. - P. 156-165.

Nellis W. J. Dynamic compression of materials: metallization of fluid hydrogen at high pressures, Reports on Progress in Physics. – 2006. - V. 69. - P. 1479.

Burrows A., Hubbard W. B., Lunine J. I. and Liebert J. The theory of brown dwarfs and extrasolar giant planets, Reviews of Modern Physics. – 2001. – V. 73. – P. 719.

Redmer R., and B. Holst. Metal-to-Nonmetal Transitions. Springer Series in Materials Science (Springer, Berlin). – 2010. - Vol. 132. - P. 63.

McMahon J.M., Morales M.A., Pierleoni C. and Ceperley D.M. The properties of hydrogen and helium under extreme conditions// Reviews of Modern Physics. – 2012. - V. 84. – P. 1607.

Weir S.T., Mitchell A.C., Nellis W.J., Metallization of fluid molecular hydrogen at 140 GPa. Physical Review Letters. – 1996. – Vol. 76 (11). – P. 1860–1863.

Caplan M.E., Bauer E.B., Freeman I.F. Accurate diffusion coefficients for dense white dwarf plasma mixtures // Mon. Not. R. Astron. Soc. Lett. – 2022. – Vol. 513, № 11. – P. L52-L56.

Moldabekov ZA, Dornheim T, Bonitz M. Screening of a test charge in a free-electron gas at warm dense matter and dense non-ideal plasma conditions // Contributions to Plasma Physics. – 2022. –Vol.62. - e202000176.

Kodanova S.K., Ramazanov T.S. et al., Calculation of ion stopping in dense plasma by the Monte-Carlo method // ournal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol.946 (1).

Saumon D., Blouin S., Tremblay P-E. Current challenges in the physics of white dwarf stars // Physics Reports. – Vol. 988. - 2022.– P. 1-63.

Heinonen R.A. et al. Diffusion Coefficients in the Envelopes of White Dwarfs // Astrophys. J. – 2020. – Vol. 896, № 1. – P.2.

Shestakova L.I., Kenzhebekova A.I., Serebryanskiy A.V. On survival of dust grains in the sublimation zone of cold white dwarfs // Mon. Not. R. Astron. Soc. - 2022. - Vol. 514, № 1. – P.997-1005.

Kodanova S. K., Issanova M. K., Omiraliyeva G.K., Ramazanov T.S. Investigation of the influence of single-particle oscillations on the transport properties of dense plasma // Contributions to Plasma Physics. – 2022. – V.62(10). – e202200018.

M. K. Issanova, S. K. Kodanova, T. S. Ramazanov, D. H. H. Hoffmann, Contrib. Plasma Physics 2016, 56(5), 425.

Stanton L.G., Murillo M.S. Ionic transport in high-energy-density matter // Phys. Rev. E. – 2016. – Vol. 93, № 4. – P. 1-23.

Paquette C. et al. Diffusion coefficients for stellar plasmas // Astrophys. J. Suppl. Ser. – 1986. – Vol. 61. – P. 177.

Chapman S., Cowling T.G. The Mathematical Theory of Uniform Gases. – Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1970. – P.448.

Pelletier C. et al. Carbon pollution in helium-rich white dwarf atmospheres Time-dependent calculations of the dredge-up process // Astrophys. J. – 1986. – Vol. 307. – P. 242.

Baalrud S.D., Daligault J. Modified Enskog kinetic theory for strongly coupled plasmas // Phys. Rev. E. - 2015. - Vol. 91. - № 6. - P. 063107.