Metallic hydrogen

Summary

With the aid of a second-order perturbation scheme, the energy of metallic hydrogen is calculated for pressures ranging from 0 to 110 Mbar. The zero-point energy is taken into account by evaluating the density of states resulting from the phonon spectra. For pressures higher than 3 Mbar the compressibilities as derived from the total energy and from the elastic constants agree within 10%. In this view and from the calculated band structure, there is no apparent evidence for the use of higher-order correction terms in this pressure region, where also the equation of state is rather insensitive to the treatment of the electron correlations. For lower pressures, however, the perturbation scheme seems to break down and the results depend strongly on the treatment of the electronic correlations.

Riassunto

Si calcola l’energia dell’idrogeno metallico per pressioni da 0 a 110 Mbar in uno schema perturbativo al secondo ordine. L’energia di punto zero è inclusa mediante un calcolo della densità di stati da spettri fononici. Per pressioni maggiori di 3 Mbar le compressibilità ottenute dall’energia totale e dalle costanti elastiche sono in accordo entro il 10%. In conseguenza di questo risultato e della struttura a bande calcolata, non sembra necessario usare termini correttivi di ordine più alto in questo intervallo di pressione, in cui, inoltre, l’equazione di stato non è molto dipendente dal trattamento delle correlazioni elettroniche. A pressioni più basse, tuttavia, lo schema perturbativo sembra non più valido ed i risultati dipendono fortemente dal trattamento delle correlazioni electtroniche.

Резюме

Используя теорию возмущений второго порядка, вычисляется энергия металлического водорода для давлений в области от 0 до 110 Мбар. Учитывается энергия нулевой точки, оценивая плотность состояний, полученных из фонснных спектров. Для давлений выше з Мбар коэффициенты сжимаемости, выведенные из полной энергии и из упругих постоянных, согласуются в пределах 10%. Из этого факта и из вычисленной зонной структуры не следует явного подтверждения для использования поправочных членов более высокого порядка в рассматриваемой области давлений, где уравнение состояний довольно нечувствительно к трактовке электронных корреляций. Однако, для меньших давлений схема возмущений, повидимому, нарушается и результаты сильно зависят от трактовки электронных корреляций.