Frontiers and Challenges in Warm Dense Matter

ماده متراکم گرم (WDM) یک منطقه ضعیف تعریف شده از فضای فاز میان جامد، مایع، گاز و پلاسما را اشغال می‌کند و معمولاً ویژگی‌های دو یا چند فاز را به اشتراک می‌گذارد. WDM عموماً با ترکیب یون‌های قوی جفت‌شده و الکترون‌های نسبتاً تحلیل رفته مرتبط است و توجه دقیق به فیزیک کوانتومی و ساختار الکترونیک ضروری است. فقدان یک پارامتر اغتشاش کوچک تلاش های تقریبی را برای توصیف دقیق آن بسیار محدود می کند. از آنجایی که WDM در تقاطع فیزیک حالت جامد و چگالی انرژی بالا قرار دارد، بسیاری از آزمایش‌های فیزیک چگالی انرژی بالا (HEDP) از این منطقه دشوار فضای فاز عبور می‌کنند. بنابراین، درک و مدل‌سازی WDM کلید موفقیت آزمایش‌ها بر روی امکانات متنوع است. اینها شامل کمپین ملی احتراق با محوریت تأسیسات احتراق ملی (NIF)، آزمایش‌های مبتنی بر نیروی پالس بر روی ماشین Z، آزمایش‌های WDM مبتنی بر پرتو یونی در NDCX-II، و تحقیقات بنیادی WDM در منبع نور منسجم خطی است. LCLS). ماده چگال گرم در علوم سیاره‌ای و اخترفیزیک، به‌ویژه با توجه به پرسش‌های حل‌نشده درباره ساختار و سن غول‌های گازی، ماهیت سیارات خارج از منظومه‌شمسی، و کیهان‌شناسی ستارگان کوتوله سفید، در همه جا حاضر است. در این کتاب، رویکردهای تثبیت‌شده و امیدوارکننده برای مدل‌سازی WDM، مسائل اساسی در مورد توصیف نظری صحیح WDM، و مسائل عملی چالش‌برانگیز مدل‌سازی عددی سیستم‌های جفت شده قوی با درجات آزادی را بررسی می‌کنیم.

Warm Dense Matter (WDM) occupies a loosely defined region of phase space intermediate between solid, liquid, gas, and plasma, and typically shares characteristics of two or more of these phases. WDM is generally associated with the combination of strongly coupled ions and moderately degenerate electrons, and careful attention to quantum physics and electronic structure is essential. The lack of a small perturbation parameter greatly limits approximate attempts at its accurate description. Since WDM resides at the intersection of solid state and high energy density physics, many high energy density physics (HEDP) experiments pass through this difficult region of phase space. Thus, understanding and modeling WDM is key to the success of experiments on diverse facilities. These include the National Ignition Campaign centered on the National Ignition Facility (NIF), pulsed-power driven experiments on the Z machine, ion-beam-driven WDM experiments on the NDCX-II, and fundamental WDM research at the Linear Coherent Light Source (LCLS). Warm Dense Matter is also ubiquitous in planetary science and astrophysics, particularly with respect to unresolved questions concerning the structure and age of the gas giants, the nature of exosolar planets, and the cosmochronology of white dwarf stars. In this book we explore established and promising approaches to the modeling of WDM, foundational issues concerning the correct theoretical description of WDM, and the challenging practical issues of numerically modeling strongly coupled systems with many degrees of freedom.