1-23 氩MSⅧ势的多体相互作用修正

王藩侯 李西军 经福谦

　　氩是相对简单的惰性气体，具有较大的电子带隙，原子间的相互作用可近似采用可加性有效对势进行描述。 分子间的相互作用势是物态方程理论计算的基础。为定量确定氩的相互作用势，有BFW、MSⅧ、HFD–C等几种两体势模型。这三种势中，只有BFW势才较广泛地与凝聚相数据进行过比较，其余都是拟合一些低密度区性质得到的，而这些低密度区性质一般只由两体相互作用决定。

　　此外，Ross还根据文献的冲击波数据拟合得到了EXP–6势。EXP–6势虽然形式上仍是两体势，但在与实验结果进行拟合时，多体相互作用已等效地包含在它所确定的三个参数中。在上述几种模型的基础上，Ross应用液体变分微扰理论计算了液氩的Hugoniot曲线。计算表明，BFW和HFD–C的计算结果与实验有较大的偏差；EXP–6势的计算结果与Nellis和Mitchell的实验符合非常好。

　　在密度不太高的情况下，MSⅧ势与EXP–6势符合很好。但随着密度的升高，MSⅧ势的计算值有偏高的趋势。这种偏高的趋势是由于MSⅧ势没有包含多体相互作用造成的。在处理凝聚态微观粒子间相互作用时，在密度不太高的情况下，两体近似一般能较好描述体系势能贡献，但对于高密度区往往需要考虑多体相互作用。为此，本文对氩体系的多体相互作用进行了量子力学计算，根据计算结果对MSⅧ势的排斥支进行了修正，使之成为一个等效势（记为MMSⅧ）。

　　计算中发现，三体修正是负值，四体修正是正值，这与有关文献氦的计算是相似的。由于三体修正的绝对值大于四体修正，所以修正的总效果是使相互作用势得到“软化”。根据修正后的势能值，重新拟合出了一组Morse势参数，b = 6.033, e /k=168.3K, r_m=0.3760nm。

　　为了考察修正的势函数，对液氩的冲击压缩曲线进行了分子动力学模拟。液氩初始状态为V₀=28.64cm³/mol，E₀=4.9kJ/mol，p₀=0。图1是Hugoniot曲线，虚线是MSⅧ的模拟结果；实线是MSⅧ势模拟的结果；圆点、正方形表示文献报道的实验结果。由图可见，修正的MSⅧ在高压区与实验的符合程度得到了改善。这说明，MSⅧ势的计算结果在高压区压力比实验值高的现象的确是由于它没有包含多体相互作用造成的，同时也说明我们的修正是合理的。