Forskare vid universitetet i Jyväskylä i samarbete med forskargrupper i Italien, England och Tyskland har utvecklat en ny metod för att studera interaktioner mellan elektroner i fasta ämnen och molekyler. "Denna metod tillämpades för att studera metallers egenskaper och löste några långvariga öppna problem, "säger Robert van Leeuwen, Professor vid universitetet i Jyväskylä.
Mätning av elektroninteraktioner med hjälp av ljus
Skenande ljus på fasta ämnen avger elektroner. Detta kallas fotoelektrisk effekt. Utsläpp orsakas av ljusets energi som överförs till elektronerna och som ger dem tillräckligt med energi för att lämna det fasta ämnet. När elektronerna lämnar det fasta en del av denna energi går förlorad på grund av interaktioner med andra elektroner. Genom att mäta energierna och hastigheterna för de utsända elektronerna, dessa förluster kan användas för att bestämma viktiga egenskaper hos interaktionen mellan elektronerna. Experimentellt, denna information samlas in i den så kallade spektralfunktionen eller fotoemissionsspektrum, vilket ger sannolikheten för en viss energiförlust för en given hastighet. Beräkningen av denna spektralfunktion är en stor utmaning för teoretiker eftersom det kräver en detaljerad studie av interaktionerna mellan partiklarna. Detta är känt som "problem med många partiklar".
Nya sätt att studera interaktioner mellan många partiklar
Befintliga teoretiska metoder för att studera interaktioner mellan många partiklar bygger på att gruppera samman vissa kollisionsprocesser mellan elektronerna som bidrar till fotoemissionsspektrumet. På grund av svårigheten med problemet med många partiklar, det går inte att göra exakt, och approximationer måste användas. Dock, standardmetoden ledde till teoretiska svårigheter, som inkluderade mer komplicerade kollisionsprocesser gav bidrag med negativa sannolikheter. "En ny teoretisk metod utvecklades för att lösa detta ofysiska resultat, "säger Robert van Leeuwen. Metoden tillämpades för att beräkna fotoemissionsspektrumet för enkla metaller och mycket bra överensstämmelse med experiment uppnåddes. Bland annat det visade sig att energiförluster till plasmoner, en slags ljudvåg i en elektronvätska, beskrevs korrekt.
