Компьютерные исследования зависимости от числа частиц структуры основного состояния двумерной системы заряженных частиц ограниченных круговым потенциалом

Проблема нахождения равновесных конфигураций однокомпонентных заряженных частиц, индуцированных внешними электростатическими полями в планарных системах, является предметом активных исследований как в фундаментальных, так и в экспериментальных исследованиях. В данной работе представлены результаты численного анализа равновесных конфигураций заряженных частиц (электронов), удерживаемых в круговой области бесконечным внешним потенциалом на ее границе. Равновесные конфигурации с минимальной энергией ищутся с помощью специальной схемы расчета. Данная вычислительная схема состоит из следующих шагов. Сначала с помощью стационарной модели находится конфигурация системы с энергией, максимально близкой к ожидаемому значению энергии в основном состоянии равновесия. Далее используется классическая ньютоновская молекулярная динамикасиспользованиемвязкоготрения,чтобыпривестисистемувравновесиесминимальнойэнергией. При достаточном количестве прогонов мы получаем устойчивую конфигурацию со значением энергии, максимально близким к глобальному минимальному значению энергии для основного устойчивого состояния для заданного числа частиц. Наши результаты демонстрируют значительную эффективность использования метода классической молекулярной динамики (МД) при использовании интерполяционных формул по сравнению с алгоритмами, основанными на методах Монте-Карло и глобальной оптимизации. Такой подход позволяет существенно повысить скорость достижения равновесной конфигурации для произвольно выбранного числа частиц по сравнению с алгоритмом моделирования отжига Метрополиса и другими алгоритмами, основанными на методах глобальной оптимизации