Plasmas rörelser kan vara notoriskt svåra att modellera, men de kan förstås bättre genom att analysera vad som händer när protoner sprids av väteatomer. I sig själv, denna egenskap kännetecknas av storleken på ett visst område som omger atomen, känd som dess "tvärsnitt". I ny forskning publicerad i EPJ D. , Anthony Leung och Tom Kirchner vid York University i Kanada använde nya tekniker för att beräkna tvärsnitten av atomer som har exciterats till högre energinivåer. De analyserade beteendet över ett brett spektrum av effektenergier.

Eftersom en enorm mängd energi frigörs när joner och atomkärnor kombineras, duons insatser är av särskild betydelse för kärnfusionsområdet. Bland de intresserade parterna kommer projektet International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), som bygger på noggrann plasmamodellering i sin fortsatta utveckling av genomförbara fusionsreaktorer. Kollisionsprocessen har modellerats genom en mängd olika teoretiska tekniker tidigare, men utbredda avvikelser har kvarstått mellan deras resultat. Vid beräkning av tvärsnitt av väteatomer i deras första och andra exciterade tillstånd, och för slagenergier mellan 1 och 300 keV, Leung och Kirchners resultat validerar några av dessa tidigare slutsatser. På samma gång, de avslöjar fortsatta avvikelser i andra modeller.

Forskarna beräknade sina tvärsnitt genom ett matematiskt tillvägagångssätt liknande de som använts i vissa tidigare studier, men som var mer anpassningsbar till problem med mellanliggande energi. Leung och Kirchners arbete kan åstadkomma viktiga framsteg i fysikers förståelse av hur plasma beter sig, och kan till och med främja vår förståelse av hur de kan användas för att realisera en riklig källa till ren energi.