Os cientistas desenvolveram um novo método para calcular as energias de ionização dos átomos quando impactados por elétrons de alta energia. A abordagem, detalhada num artigo publicado na revista Physical Review A, é mais precisa do que os métodos anteriores e pode ser usada para melhorar a compreensão de uma variedade de processos na física de altas energias e na astrofísica.

Quando um átomo é atingido por um elétron de alta energia, o elétron pode transferir sua energia para os elétrons do átomo, fazendo com que eles se tornem ionizados. A energia de ionização é a quantidade mínima de energia que deve ser transferida a um elétron para libertá-lo do átomo.

As energias de ionização dos átomos foram medidas experimentalmente para muitos elementos, mas estas medições podem ser difíceis e demoradas. Os métodos teóricos para calcular as energias de ionização são, portanto, essenciais para a compreensão das propriedades dos átomos e moléculas em ambientes extremos.

O novo método, desenvolvido por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, é baseado em uma abordagem da mecânica quântica conhecida como teoria do funcional da densidade (DFT). DFT é um método amplamente utilizado para calcular as propriedades de materiais, mas normalmente tem sido menos preciso para calcular energias de ionização do que outros métodos.

Os pesquisadores superaram essa limitação desenvolvendo uma nova forma de representar a função de onda do elétron ionizado. Esta nova representação, que se baseia numa técnica matemática conhecida como método B-spline, permite uma descrição mais precisa do movimento do eletrão perto do núcleo.

Os pesquisadores testaram seu novo método em uma variedade de átomos, incluindo hélio, néon, argônio e criptônio. Eles descobriram que seu método era mais preciso do que os métodos DFT anteriores e, em alguns casos, até superava métodos mais sofisticados que são computacionalmente mais caros.

Espera-se que o novo método seja útil para uma variedade de aplicações em física e astrofísica de altas energias, incluindo o estudo de processos de ionização em plasmas, atmosferas de estrelas e interações de átomos com radiação interestelar.