The response of the uniform electron gas (UEG) to an external perturbation is of paramount importance for many applications. Recently, highly accurate results for the static density response function and the corresponding local field correction have been provided both for warm dense matter [2019 J. Chem. Phys.151 194104] and strongly coupled electron liquid [2020 Phys. Rev. B101 045129] conditions based on exact ab initio path integral Monte Carlo (PIMC) simulations. In the present work, we further complete our current description of the UEG by exploring the high energy density regime, which is relevant for, e.g. astrophysical applications and inertial confinement fusion experiments. To this end, we present extensive new PIMC results for the static density response in the range of 0.05 ≤ rs≤ 0.5 and 0.85 ≤ θ ≤ 8. These data are subsequently used to benchmark the accuracy of the widely used random phase approximation and the dielectric theory by Singwi, Tosi, Land, and Sjölander (STLS). Moreover, we compare our results to configuration PIMC data where they are available and find perfect agreement with a relative accuracy of 0.001 − 0.01%. All PIMC data are available online.
一様電子ガス（UEG）の外部摂動に対する応答は、多くの応用において極めて重要である。近年、静的密度応答関数と対応する局所場補正について、高精度な結果が、温かい稠密物質［2019 J. Chem. Phys. 151, 194104］および強結合電子液体［2020 Phys. Rev. B 101, 045108］の条件下で、厳密な第一原理経路積分モンテカルロ（PIMC）シミュレーションに基づいて得られている。本研究では、高エネルギー密度領域を探求することにより、UEGに関する現在の記述をさらに完成させる。この領域は、例えば天体物理学への応用や慣性核融合実験に関連する。この目的のため、0.05 ≤ rs ≤ 0.5 および 0.85 ≤ θ ≤ 8 の範囲における静的密度応答について、広範な新しいPIMC結果を提示する。これらのデータはその後、広く用いられているランダム位相近似およびSingwi–Tosi–Land–Sjölander（STLS）誘電体理論の精度を検証するために使用される。さらに、利用可能な場合には、コンフィギュレーションPIMCデータとの比較を行い、相対精度0.001–0.01で完全な一致を見る。すべてのPIMCデータはオンラインで公開されている。