Os cientistas desenvolveram uma nova estrutura teórica que permite previsões mais precisas de como os elétrons são ejetados dos átomos quando interagem com radiação de alta energia. Esta estrutura é baseada em uma combinação de mecânica quântica e técnicas de aprendizado de máquina.

A ionização dos átomos, o processo pelo qual um elétron é removido de seu átomo original, é um processo fundamental em muitos fenômenos físicos, incluindo geração de raios X, aceleração de partículas e formação de plasma. Este processo é particularmente importante no contexto de experimentos de física de altas energias, onde o conhecimento preciso das taxas de ionização é crucial para a compreensão do comportamento das partículas subatômicas.

A nova abordagem de cálculo, desenvolvida por uma equipe liderada pelo Dr. Oliver Bünermann do Joint Institute for Nuclear Research (JINR) em Dubna, Rússia, e colegas da Alemanha, Polônia e Reino Unido, melhora significativamente a precisão das previsões para elétrons. ionização de átomos expostos a radiação de alta energia. A estrutura é baseada na aproximação relativística de Born de ondas planas (PWBA), que fornece uma descrição precisa dos processos de ionização em altas energias.

O principal avanço reside na combinação do PWBA com técnicas avançadas de aprendizado de máquina. Os algoritmos de aprendizado de máquina são treinados em um conjunto abrangente de dados experimentais, permitindo-lhes aprender os complexos padrões subjacentes e relações que governam a ionização de elétrons. Isso permite que a estrutura faça previsões mais precisas para diferentes átomos alvo, energias de elétrons incidentes e canais de ionização.

Os investigadores avaliaram o desempenho da sua nova abordagem comparando as suas previsões com dados experimentais para vários alvos atómicos, incluindo hidrogénio, hélio, carbono e azoto. Os resultados mostraram melhorias significativas na precisão em comparação com os modelos teóricos existentes, demonstrando o potencial da estrutura para fornecer dados de ionização mais confiáveis ​​para uma ampla gama de aplicações.

A nova abordagem de cálculo tem diversas aplicações potenciais em vários campos científicos, incluindo física de altas energias, física atômica e molecular, astrofísica e física de plasmas. Pode também contribuir para o desenvolvimento de medidas de proteção radiológica, pois permite estimativas mais precisas da exposição à radiação e dos seus efeitos nos tecidos biológicos.

A equipa de investigação planeia refinar ainda mais o quadro e alargar as suas capacidades para cobrir uma gama mais ampla de cenários e aplicações. Eles também pretendem explorar o uso de técnicas alternativas de aprendizado de máquina e investigar os princípios físicos subjacentes que governam o processo de ionização para obter uma compreensão mais profunda deste fenômeno fundamental.

Em resumo, a nova abordagem de cálculo desenvolvida pelo Dr. Bünermann e colegas representa um avanço significativo na previsão da ionização de átomos expostos à radiação de alta energia. Ao combinar mecânica quântica e aprendizado de máquina, a estrutura fornece dados de ionização mais precisos e confiáveis, abrindo novos caminhos para pesquisas e aplicações em diversos campos científicos.