Cuando un átomo es golpeado por un electrón de alta energía, el electrón puede transferir su energía a los electrones del átomo, provocando que se ionicen. La energía de ionización es la cantidad mínima de energía que se debe transferir a un electrón para liberarlo del átomo.
Las energías de ionización de los átomos se han medido experimentalmente para muchos elementos, pero estas mediciones pueden resultar difíciles y llevar mucho tiempo. Por tanto, los métodos teóricos para calcular las energías de ionización son esenciales para comprender las propiedades de los átomos y las moléculas en entornos extremos.
El nuevo método, desarrollado por investigadores de la Universidad de California, Berkeley, se basa en un enfoque mecánico cuántico conocido como teoría funcional de la densidad (DFT). La DFT es un método ampliamente utilizado para calcular las propiedades de los materiales, pero normalmente ha sido menos preciso para calcular las energías de ionización que otros métodos.
Los investigadores superaron esta limitación desarrollando una nueva forma de representar la función de onda del electrón ionizado. Esta nueva representación, que se basa en una técnica matemática conocida como método B-spline, permite una descripción más precisa del movimiento del electrón cerca del núcleo.
Los investigadores probaron su nuevo método en una variedad de átomos, incluidos helio, neón, argón y criptón. Descubrieron que su método era más preciso que los métodos DFT anteriores y, en algunos casos, incluso superó a métodos más sofisticados que son computacionalmente más costosos.
Se espera que el nuevo método sea útil para una variedad de aplicaciones en física y astrofísica de altas energías, incluido el estudio de los procesos de ionización en plasmas, las atmósferas de las estrellas y las interacciones de los átomos con la radiación interestelar.
