Inelastic neutron scattering of hydrogen in palladium studied by semiclassical dynamics

半古典力学によるパラジウム中の水素の中性子非弾性散乱の研究

志賀 基之   ; Thomsen, B.  ; 君塚 肇*

Shiga, Motoyuki; Thomsen, B.; Kimizuka, Hajime*

パラジウム中の水素の中性子非弾性散乱スペクトルを有限温度での核量子効果を考慮して計算した。経路積分に基づく半古典分子動力学と機械学習ポテンシャルを組合せた計算手法を用いた。計算されたスペクトルは、水素原子の振動励起の基本波と第一高調波に対応するピークの位置と強度に関して、実験スペクトルとよく一致した。古典分子動力学法との比較から、中性子非弾性散乱スペクトルにおいて核量子効果が本質的な役割を果たしていることが示された。

Inelastic neutron scattering spectra of hydrogen in palladium were calculated considering nuclear quantum effects at finite temperatures. A computational method combining semiclassical molecular dynamics based on path integrals and machine learning potentials was used. The calculated spectra agree well with the experimental spectra with respect to the positions and intensities of the peaks corresponding to the fundamental and first harmonic of the vibrational excitation of hydrogen atoms. Comparison with classical molecular dynamics shows that nuclear quantum effects play an essential role in the inelastic neutron scattering spectra.