尘埃等离子体中的同构线与同构不变量

作     者：俞倪辰 黄栋 冯岩 

作者机构：苏州大学物理科学与技术学院等离子体物理与技术研究所前沿材料物理与器件省高校重点实验室 

出 版 物：《中国科学:物理学 力学 天文学》 (Scientia Sinica(Physica,Mechanica & Astronomica))

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：07[理学] 070204[理学-等离子体物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(编号:12175159,12305220,12247163) 江苏省高等学校重点学科建设项目 江苏省卓越博士后资助 

主　　题：尘埃等离子体 同构线 标度律 

摘      要：对于位力和势能之间存在强关联性的物理系统,在其热力学相图中除了常见的等温、等压、等容线外,还存在所谓的同构线(isomorphs),沿着此同构线,系统的结构与动力学性质在约化单位下是近似不变的.本文利用Yukawa系统的有效耦合参数解析推导了二维和三维尘埃等离子体中的同构线,并发现其与基于Yukawa势的有效幂律指数解析推导的同构线在约化最近邻距离为常数时完全一致.通过实施的二维和三维Yukawa液体计算机模拟,计算出的径向分布函数和方均位移有效验证了解析推导出的同构线.进一步地,基于模拟数据和相关理论推导确定了二维和三维尘埃等离子体系统的二颗粒熵、瞬时横波声速、逾等容比热容等物理量均为同构不变量(isomorph invariants),并且给出了相应的标度律.