Forståelse af ionisering af protonpåvirket helium

Avanceret matematisk analyse af ioniseringen af ​​et heliumatom af en påvirkende proton har afsløret, hvor der opstår uoverensstemmelser mellem eksperimenter og eksisterende teoretiske beregninger af processen

Når et atom påvirkes af en hurtigt bevægende proton, en af ​​dens kredsende elektroner kan blive slået væk, efterlader en positivt ladet ion. For at forstå denne proces, det er vigtigt for forskere at undersøge fordelinger i de vinkler, som elektroner bevæger sig i, når de bliver slået væk. I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ D , M. Purkait og kolleger ved Ramakrishna Mission Residential College i Indien har klart identificeret særlige områder, hvor der opstår uoverensstemmelser mellem vinkelfordelingerne målt i teorier og eksperimenter.

Holdets resultater kan føre til mere avancerede beregninger af denne ioniseringsproces. På tur, forbedrede teoretiske teknikker kunne anvendes på så vidtspændende områder som plasmafysik, kræftbehandling, og udvikling af nye laserteknologier. Med de nyeste eksperimentelle teknikker, fysikere kan nu nøjagtigt måle, hvordan vinkelbanerne for udsendte elektroner vil variere, afhængigt både af elektronens energi, og det momentum, der overføres fra den påvirkende proton. Disse fordelinger er beskrevet i beregninger kaldet 'fuldt differentielle tværsnit' (FDCS'er) – som er afgørende for at vejlede teoretiske modeller af ioniseringsprocessen. Indtil nu, imidlertid, teoretiske beregninger har ofte på usikre måder stået i kontrast til eksperimentelt opnåede FDCS'er.

I deres undersøgelse, Purkaits hold undersøgte ioniseringen af ​​et heliumatom ved et protonpåvirkning. Da en heliumkerne indeholder to protoner og to neutroner, forskerne undersøgte processen ved hjælp af en 'fire-body distorted wave' (DW-4B) tilnærmelse. Med dette værktøjssæt de kunne tilnærme de dybt komplekse interaktioner involveret ved hjælp af enklere matematik. Dette gjorde det muligt for dem at redegøre for adfærden af ​​den udsendte elektron og påvirkende proton i heliumkernens elektriske felt, og hvordan kernens position forvrænges igen. Ved at sammenligne deres resultater med FDCS'er målt i nyere eksperimenter, holdet fandt ud af, at de var rimeligt enige i høje effektenergier. Klare uoverensstemmelser opstod kun for højere værdier af proton-elektron momentum overførsel, og for mellemenergielektroner. Holdet håber nu, at deres resultater kan føre til forbedringer af teoretiske teknikker i fremtidig forskning.