Ab initio Dichteantwort und lokale Feldfaktoren von warm dichten Wasserstoff

Wir präsentieren quasi-exakte ab initio Pfadintegral-Monte-Carlo (PIMC) Ergebnisse für die partiellen statischen Dichteantworten und lokalen Feldfaktoren von Wasserstoff im Regime der warmen dichten Materie, von soliden Dichtebedingungen bis hin zu stark komprimierten Fällen. Die vollständige dynamische Behandlung von Elektronen und Protonen auf derselben Grundlage ermöglicht es uns, sowohl elektronische als auch ionische Austausch-Korrelationseffekte im System rigoros zu quantifizieren und die Ergebnisse mit denen früherer unvollständiger Modelle wie dem archetypischen einheitlichen Elektrongas oder Elektronen in einem festen Ionen-Snapshot-Potential, das das Zusammenspiel zwischen den beiden Bestandteilen nicht berücksichtigt, zu vergleichen. Die vollständige elektronische Dichteantwort ist hochgradig empfindlich gegenüber elektronischer Lokalisation um die Ionen, und unsere Ergebnisse stellen eindeutige Vorhersagen für bevorstehende Röntgen-Thomson-Streuungsexperimente mit Wasserstoffstrahlen und Fusionsplasmen dar. Alle PIMC-Ergebnisse sind frei verfügbar und können direkt für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Berechnungen zur inertialen Einschlussfusion und zur Modellierung dichter astrophysikalischer Objekte. Darüber hinaus stellen sie unschätzbare Benchmark-Daten für approximative, aber rechnerisch weniger aufwendige Ansätze wie die Dichtefunktionaltheorie oder PIMC innerhalb der festen Knotenanäherung dar.