Linear electronic transport in dense plasmas. I. Specific features of Boltzmann-Ziman formalism within the Lorentzian approximation

Abstract

This is the first paper in a series devoted to a systematic investigation of linear electronic transport properties in strongly coupled plasmas consisting of a multicomponent and classical ionic mixture embbedded in a highly degenerate electron jellium. The basic formalism rests upon suitable extensions of the Boltzmann-Ziman theory as explained in this work. It is hereafter specialized in a thorough investigation of thermoelectronic and mechanical transport coefficients. Validity conditions for the Lorentzian approximation are first carefully examined. High temperature and inelastic corrections are emphasized. Basic transport quantities are expressed under an analytic and compact form both in the elastic and i Cet article est le premier d'une serie consacree a l'etude systematique du transport electronique lineaire dans les plasmas denses fortement couples, comportant plusieurs especes ioniques classiques plongees dans un jellium electronique fortement degenere. Le formalisme retenu, specialise ici au cas des coefficients thermoelectroniques et du transport mecanique (viscosite), repose pour l'essentiel sur l'extension de la theorie de Boltzmann-Ziman, dans le cadre de l'approximation Lorentzienne. Les conditions de validite de cette derniere sont largement developpees, et l'accent mis sur les corrections de temperature finies et les corrections inelastiques. Les coefficients de transport sont exprimes analytiquement sous forme de quantites reduites, a la fois dans le cas elastique et inelastique, respectivement au moyen des solutions exactes et variationnelles de l'equation de transport. Ceci permet un calcul simplifie des corrections precedemment mentionnees, calcul qui sera detaille dans l'article II de cette serie. Finalement, nous demontrons la validite de la methode en reproduisant, dans les limites appropriees, les formules de Ziman et d'Edwards pour la resistivite, ainsi que d'autres resultats bien connus