Структурный переход в сильнонеидеальных кулоновских кластерах

Методом молекулярной динамики исследованы равновесные состояния кулоновских кластеров, содержащих до $5000$ частиц, при высоких значениях кулоновского параметра неидеальности. Показано, что при числе частиц более $2000$ в кулоновских кластерах появляется кристаллизованное ядро с доминирующей гексагональной плотноупакованной структурой, которое плавится при величине параметра неидеальности, близкой к характерной для бесконечной однокомпонентной плазмы. В целом большой кластер представляет собой кристаллическое ядро, окруженное сферическими оболочками, число которых не зависит от полного числа частиц, но зависит от параметра неидеальности. Большая величина порога структурного перехода объясняется близостью потенциальных энергий кристаллической структуры и системы вложенных сферических оболочек. Фактор сжимаемости частиц, определенный как по вириалу сил, так и по энергии, оказывается близким к нулю в широком диапазоне чисел частиц, что позволяет экстраполировать этот результат к классической однокомпонентной плазме. Предложено объяснение данного результата, основанное на модели ячеек Вигнера–Зейтца.