Investigadores de la Universidad de Jyväskylä en colaboración con grupos de investigación en Italia, Inglaterra y Alemania han desarrollado un nuevo método para estudiar las interacciones entre electrones en sólidos y moléculas. "Este método se aplicó para estudiar las propiedades de los metales y resolvió algunos problemas abiertos de larga data, "dice Robert van Leeuwen, Profesor de la Universidad de Jyväskylä.
Medición de interacciones de electrones usando luz
La luz que brilla sobre la materia sólida emite electrones. Esto se conoce como efecto fotoeléctrico. La emisión es provocada por la energía de la luz que se transfiere a los electrones y que les da energía suficiente para dejar el sólido. Cuando los electrones abandonan el sólido, parte de esta energía se pierde debido a interacciones con otros electrones. Midiendo las energías y velocidades de los electrones emitidos, estas pérdidas se pueden utilizar para determinar propiedades importantes de la interacción entre los electrones. Experimentalmente, esta información se recopila en la llamada función espectral o espectro de fotoemisión, que da la probabilidad de una cierta pérdida de energía para una velocidad dada. El cálculo de esta función espectral es un gran desafío para los teóricos, ya que requiere un estudio detallado de las interacciones entre las partículas. Esto se conoce como el "problema de muchas partículas".
Nuevas formas de estudiar las interacciones de muchas partículas
Los métodos teóricos existentes para estudiar las interacciones de muchas partículas se basan en agrupar ciertos procesos de colisión entre los electrones que contribuyen al espectro de fotoemisión. Debido a la dificultad del problema de muchas partículas, esto no se puede hacer exactamente, y se deben utilizar aproximaciones. Sin embargo, el método estándar condujo a dificultades teóricas, ya que la inclusión de procesos de colisión más complicados dio contribuciones con probabilidades negativas. "Se desarrolló un nuevo método teórico para resolver este resultado no físico, ", dice Robert van Leeuwen. El método se aplicó para calcular el espectro de fotoemisión de metales simples y se obtuvo una muy buena concordancia con el experimento. Entre otras cosas, se encontró que las pérdidas de energía a los plasmones, una especie de onda de sonido en un electrón líquido, fueron descritos correctamente.
