Quando un atomo viene colpito da un elettrone ad alta energia, parte dell'energia dell'elettrone può essere trasferita agli elettroni dell'atomo, provocandone l'eccitazione o addirittura la ionizzazione (espulsi dall'atomo). L'energia necessaria per ionizzare un atomo è nota come energia di ionizzazione.
L'energia di ionizzazione di un atomo dipende da una serie di fattori, tra cui l'energia dell'elettrone incidente e il numero di elettroni nell'atomo. Per gli atomi semplici, come l'idrogeno, l'energia di ionizzazione può essere calcolata in modo relativamente semplice. Tuttavia, per gli atomi più complessi, come quelli con molti elettroni, i calcoli diventano molto più difficili.
Il nuovo approccio sviluppato dagli scienziati utilizza una tecnica chiamata "teoria del funzionale della densità" (DFT). DFT è un metodo della meccanica quantistica che può essere utilizzato per calcolare le proprietà di atomi, molecole e solidi. Gli scienziati hanno utilizzato la DFT per calcolare le energie di ionizzazione di un numero di atomi, tra cui idrogeno, elio e litio.
Gli scienziati hanno scoperto che il loro nuovo approccio era in grado di prevedere le energie di ionizzazione degli atomi con una precisione molto maggiore rispetto ai metodi precedenti. Questo perché DFT tiene conto delle interazioni tra tutti gli elettroni nell'atomo, il che è importante per calcolare accuratamente l'energia di ionizzazione.
Il nuovo approccio potrebbe portare a previsioni più accurate su come si comportano gli atomi in una varietà di ambienti, compresi quelli che si trovano nei plasmi e nei reattori a fusione. Ciò potrebbe essere importante per la progettazione di nuovi materiali e dispositivi in grado di resistere alle dure condizioni presenti in questi ambienti.
Oltre alle potenziali applicazioni nella fisica del plasma e nella ricerca sulla fusione, il nuovo approccio potrebbe essere utilizzato anche per studiare le proprietà di atomi e molecole in altri campi, come la chimica, la biologia e la scienza dei materiali.
