تمثيل الخواص الديناميكا الحرارية للهيليوم عبر كمون فعّال يعتمد على درجة الحرارة

الملخص

يقدّم هذا البحث دراسة نظرية للخواص الديناميكا الحرارية للهيليوم النقي ضمن إطار الميكانيك الإحصائي، اعتمادًا على نموذج الغاز الشبكي الموسّع. يقوم النموذج على تمثيل الجسيمات ضمن شبكة منتظمة ذات إشغال أحادي،
مع تفاعلات  ثنائية قصيرة المدى، ويُعد توصيفًا مبسّطًا للأنظمة ضعيفة التفاعل.

جرى تطوير النموذج التقليدي عبر إدخال كمون فعّال يعتمد على درجة الحرارة، يُستخلص مباشرة من القيم التجريبية الدقيقة لمعامل فيريال الثاني B(T) للهيليوم. يسمح هذا الإجراء بامتصاص الأثر الفعّال للتصحيحات الكمومية ضمن بنية كلاسيكية، دون تعديل الصياغة الرياضية الأساسية للنموذج.

تم مقارنة النتائج النظرية مع القيم المرجعية المنشورة في قواعد بيانات NIST، وأظهرت الحسابات توافقًا جيدًا ضمن مجال واسع من درجات الحرارة، لا سيما في النطاقين المتوسط والمنخفض. كما تم تحليل سلوك الضغط، والطاقة الداخلية، وقابلية الانضغاط متساوية الحرارة، وطول الارتباط، مما أظهر ظهور سلوك شبه حرج في الحالة التجاذبية، وترتيب شبكي دوري في الحالة التنافرية عند درجات الحرارة المنخفضة.

تؤكد النتائج أن النموذج الشبكي الموسّع، عند معايرته تجريبيًا عبر معامل فيريال الثاني، يشكّل أداة فعّالة لتفسير الخواص الماكروسكوبية للهيليوم من منظور ميكروسكوبي فعّال.