Hvor blev de elektroner af? Årtier gammelt mysterium løst

Når et metal udsættes for lys, absorberer det fotoner, og elektroner udsendes fra dets overflade. Dette fænomen, kendt som den fotoelektriske effekt, blev først observeret af Heinrich Hertz i 1887, men det var først i Albert Einsteins papir fra 1905 om emnet, at der blev givet en tilfredsstillende forklaring.

Einstein foreslog, at lys består af kvanter eller energipakker, som vi nu kalder fotoner. Når en foton rammer en metaloverflade, kan den overføre sin energi til en elektron i metallet og banke elektronen løs fra metallets overflade. Energien af ​​den udsendte elektron afhænger af energien af ​​den indfaldende foton.

I mange år var der en uoverensstemmelse mellem antallet af elektroner, der blev udsendt fra en metaloverflade, og antallet af fotoner, der blev absorberet af metallet. Denne uoverensstemmelse var kendt som problemet med "manglende elektroner", og det var en stor udfordring for teorien om fotoemission.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet *Physical Review Letters* har forskere fra University of California, Berkeley, endelig løst mysteriet om de manglende elektroner. Forskerne brugte en kombination af eksperimentelle teknikker og teoretiske beregninger til at vise, at de manglende elektroner er fanget i et område af metaloverfladen kendt som "overfladebarrieren".

Overfladebarrieren er et område af metaloverfladen, der er udtømt for elektroner, og det fungerer som en barriere for emission af elektroner. De elektroner, der er fanget i overfladebarrieren, kan kun udsendes, hvis de har nok energi til at overvinde barrieren.

Forskerne fandt ud af, at antallet af manglende elektroner afhænger af tykkelsen af ​​overfladebarrieren. For tynde overfladebarrierer er der relativt få manglende elektroner, men for tykke overfladebarrierer er der mange manglende elektroner.

Løsningen på mysteriet om de manglende elektroner er et væsentligt gennembrud i forståelsen af ​​fotoemission. Resultaterne af denne undersøgelse vil bidrage til at forbedre designet af optoelektroniske enheder, såsom solceller og fotodetektorer.