El análisis matemático avanzado de la ionización de un átomo de helio por un protón que impacta ha revelado dónde surgen las discrepancias entre los experimentos y los cálculos teóricos existentes del proceso.

Cuando un átomo es impactado por un protón que se mueve rápidamente, uno de sus electrones en órbita puede ser eliminado, dejando tras de sí un ion cargado positivamente. Para comprender este proceso, Es importante que los investigadores investiguen las distribuciones en los ángulos en los que viajan los electrones cuando son golpeados. En un nuevo estudio publicado en EPJ D , M. Purkait y sus colegas de Ramakrishna Mission Residential College en India han identificado claramente áreas particulares donde surgen discrepancias entre las distribuciones angulares medidas en teorías y experimentos.

Los resultados del equipo podrían conducir a cálculos más avanzados de este proceso de ionización. Sucesivamente, Se podrían aplicar técnicas teóricas mejoradas en áreas tan amplias como la física del plasma, terapia contra el cáncer, y el desarrollo de nuevas tecnologías láser. Con las últimas técnicas experimentales, Los físicos ahora pueden medir con precisión cómo variarán las trayectorias angulares de los electrones emitidos, dependiendo tanto de la energía del electrón, y el impulso transferido desde el protón impactante. Estas distribuciones se describen en cálculos denominados 'secciones transversales totalmente diferenciales' (FDCS), que son esenciales para guiar los modelos teóricos del proceso de ionización. Hasta aquí, sin embargo, Los cálculos teóricos a menudo han contrastado de manera incierta con las FDCS obtenidas experimentalmente.

En su estudio, El equipo de Purkait investigó la ionización de un átomo de helio por impacto de un protón. Dado que un núcleo de helio contiene dos protones y dos neutrones, los investigadores estudiaron el proceso utilizando una aproximación de "onda distorsionada de cuatro cuerpos" (DW-4B). Con este conjunto de herramientas, podrían aproximarse a las interacciones profundamente complejas involucradas usando matemáticas más simples. Esto les permitió tener en cuenta los comportamientos del electrón emitido y el protón impactante en el campo eléctrico del núcleo de helio, y cómo la posición del núcleo se distorsiona a su vez. Al comparar sus resultados con los FDCS medidos en experimentos recientes, el equipo descubrió que coincidían razonablemente bien con energías de alto impacto. Solo surgieron claras discrepancias para valores más altos de transferencia de momento protón-electrón, y para electrones de energía intermedia. El equipo ahora espera que sus resultados puedan conducir a mejoras en las técnicas teóricas en investigaciones futuras.