Металічний гелій в природних умовах

Abstract

Запропоновано мікроскопічне рівняння стану суміші металічних водню і гелію. Досліджено інтервали тисків, температур і густин, характерних для Юпітера. Всередині Юпітера виділено чотири області і встановлено їх межі: область, що містить металічний водень і дворазово іонізований гелій; область, що містить металічний водень і одноразово іонізований гелій; область, що містить металічний водень і атомарний гелій; область, що містить молекулярний водень і атомарний гелій. У даній роботі розглянуто перші три області. Для знаходження рівняння стану зазначених металічних сумішей використано теорію збурень за електрон-іонною взаємодією. Електронна підсистема розглядається в наближенні випадкових фаз. Взаємодія між іонами враховується в наближенні твердих сфер. Для моделювання внутрішньої структури Юпітера використано модель політропних куль. Зроблено висновок про наявність у центральній області Юпітера металічного гелію і визначено його концентрацію.

Предложено микроскопическое уравнение состояния смеси металлического водорода и гелия. Исследованы интервалы давлений и температур, характерных для Юпитера. В Юпитере выделены четыре области и указаны их границы: область, содержащая металлический водород и двукратно ионизированный гелий; область, содержащая металлический водород и однократно ионизированный гелий; область, содержащая металлический водород и атомарный гелий; область, содержащая молекулярный водород и атомарный гелий. В данной работе рассмотрены первые три области. Для нахождения уравнения состояния указанных металлических смесей использована теория возмущений по электрон-ионному взаимодействию. Электронная подсистема рассматривается в приближении случайных фаз. Взаимодействие между ионами учитывается в приближении твёрдых сфер. Для моделирования внутренней структуры Юпитера использована модель политропных шаров. Сделан вывод о наличии в центральной области Юпитера металлического гелия и определена его концентрация.

The microscopic state equation for mixture of metallic hydrogen and helium is proposed. The intervals for pressures and temperatures, which are typical for Jupiter, are determined. Four regions are selected, and their boundaries are located: the region containing metallic hydrogen and twice ionized helium;the region containing metallic hydrogen and once ionized helium; the region containing metallic hydrogen and monoatomic helium; the region containing molecular hydrogen and monoatomic helium. To find the state equation of the specified metal mixtures, the perturbation theory by the electron—ion interaction is used. The electron subsystem is taken into account in the random phase approximation. The solid sphere model is used for the ion subsystem. The polytropic-spheres’ model is used for modelling of the Jupiter’s interior. A conclusion is made, concerning the existence of helium in the metallic state within the central region of the Jupiter, and its concentration is determined.