論文の概要: Quantum phase diagram of high-pressure hydrogen
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.05740v2
- Date: Mon, 14 Feb 2022 13:18:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-26 02:41:09.183776
- Title: Quantum phase diagram of high-pressure hydrogen
- Title（参考訳）: 高圧水素の量子相図
- Authors: Lorenzo Monacelli, Michele Casula, Kosuke Nakano, Sandro Sorella,
Francesco Mauri
- Abstract要約: 低温高圧下で水素と重水素の相図を示す。
以上の結果から, 長寿命の金属水素は577pm10$GPaで生成することが明らかとなった。
我々は2つの構造遷移を区別するために実験的に使用できるクリアカット光分光法と直流伝導率を予測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The interplay between electron correlation and nuclear quantum effects makes
our understanding of elemental hydrogen a formidable challenge. Here, we
present the phase diagram of hydrogen and deuterium at low temperatures and
high-pressure ($P > 300$ GPa by accounting for highly accurate electronic and
nuclear enthalpies. We evaluated internal electronic energies by diffusion
quantum Monte Carlo, while nuclear quantum motion and anharmonicity have been
included by the stochastic self-consistent harmonic approximation. Our results
show that the long-sought atomic metallic hydrogen, predicted to host
room-temperature superconductivity, forms at $577\pm 10$ GPa ($640\pm 14$ GPa
in deuterium). Indeed, anharmonicity pushes the stability of this phase towards
pressures much larger than previous theoretical estimates or attained
experimental values. Before atomization, molecular hydrogen transforms from a
conductive phase III to another metallic structure that is still molecular
(phase VI) at $422\pm 40$ GPa ($442\pm30$ GPa in deuterium). We predict
clear-cut signatures in optical spectroscopy and DC conductivity that can be
used experimentally to distinguish between the two structural transitions.
According to our findings, the experimental evidence of metallic hydrogen has
so far been limited to molecular phases.
- Abstract（参考訳）: 電子相関と原子核量子効果の相互作用は、元素水素の理解を大きな課題にしている。
ここでは,低温高圧(p > 300$ gpa)における水素と重水素の相図を,高精度な電子・核エンタルピーについて述べる。
拡散量子モンテカルロによる内部電子エネルギーの評価を行った。一方, 量子運動と非調和性は確率的自己整合調和近似に含まれている。
以上の結果から, 室温超伝導を担っていると予測される長寿命の原子性水素は, 577 pm 10$ GPa (640 pm 14$ GPa in deuterium) となることがわかった。
実際、無調和性は、この相の安定性を以前の理論的な推定や実験値の達成よりもはるかに大きな圧力へと押し上げる。
原子化以前は、水素分子は導電性相IIIから、まだ分子である別の金属構造(第6相)に変化し、422 pm 40$ GPa (442 pm30$ GPa in deuterium) となる。
光学分光法と直流伝導率のクリアカットシグネチャは, 2つの構造遷移を区別するために実験的に使用できる。
我々の発見によると、金属水素の実験的な証拠は分子相に限られている。
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