Onderzoekers van de Universiteit van Jyväskylä in samenwerking met onderzoeksgroepen in Italië, Engeland en Duitsland hebben een nieuwe methode ontwikkeld om interacties tussen elektronen in vaste stoffen en moleculen te bestuderen. "Deze methode werd toegepast om de eigenschappen van metalen te bestuderen en loste een aantal al lang bestaande open problemen op, " zegt Robert van Leeuwen, Professor aan de Universiteit van Jyväskylä.

Elektroneninteracties meten met behulp van licht

Stralend licht op vaste materie zendt elektronen uit. Dit staat bekend als het foto-elektrisch effect. De emissie wordt veroorzaakt door de energie van het licht dat wordt overgedragen aan de elektronen en die hen voldoende energie geeft om de vaste stof te verlaten. Als de elektronen de vaste stof verlaten, een deel van deze energie gaat verloren door interacties met andere elektronen. Door de energieën en snelheden van de uitgezonden elektronen te meten, deze verliezen kunnen worden gebruikt om belangrijke eigenschappen van de interactie tussen de elektronen te bepalen. Experimenteel, deze informatie wordt verzameld in de zogenaamde spectrale functie of foto-emissiespectrum, die de kans op een bepaald energieverlies voor een gegeven snelheid geeft. De berekening van deze spectrale functie is een grote uitdaging voor theoretici omdat het een gedetailleerde studie van de interacties tussen de deeltjes vereist. Dit staat bekend als het 'veeldeeltjesprobleem'.

Nieuwe manieren om interacties tussen veel deeltjes te bestuderen

Bestaande theoretische methoden om interacties tussen veel deeltjes te bestuderen, zijn gebaseerd op het groeperen van bepaalde botsingsprocessen tussen de elektronen die bijdragen aan het foto-emissiespectrum. Vanwege de moeilijkheid van het veeldeeltjesprobleem, dit kan niet precies, en benaderingen moeten worden gebruikt. Echter, de standaardmethode leidde tot theoretische problemen, zoals het opnemen van meer gecompliceerde botsingsprocessen gaven bijdragen met negatieve waarschijnlijkheden. "Er is een nieuwe theoretische methode ontwikkeld om dit onfysische resultaat op te lossen, " zegt Robert van Leeuwen. De methode werd toegepast om het foto-emissiespectrum van eenvoudige metalen te berekenen en er werd een zeer goede overeenstemming met experiment verkregen. bleek dat energieverliezen aan plasmonen, een soort geluidsgolf in een elektronenvloeistof, goed werden beschreven.