Lorsqu'un atome est impacté par un électron de haute énergie, une partie de l'énergie de l'électron peut être transférée aux électrons de l'atome, les rendant excités ou même ionisés (éjectés de l'atome). L’énergie nécessaire pour ioniser un atome est appelée énergie d’ionisation.
L'énergie d'ionisation d'un atome dépend d'un certain nombre de facteurs, notamment de l'énergie de l'électron incident et du nombre d'électrons dans l'atome. Pour les atomes simples, comme l’hydrogène, l’énergie d’ionisation peut être calculée relativement facilement. Cependant, pour les atomes plus complexes, comme ceux comportant de nombreux électrons, les calculs deviennent beaucoup plus difficiles.
La nouvelle approche développée par les scientifiques utilise une technique appelée « théorie fonctionnelle de la densité » (DFT). DFT est une méthode de mécanique quantique qui peut être utilisée pour calculer les propriétés des atomes, des molécules et des solides. Les scientifiques ont utilisé la DFT pour calculer les énergies d'ionisation d'un certain nombre d'atomes, notamment l'hydrogène, l'hélium et le lithium.
Les scientifiques ont découvert que leur nouvelle approche permettait de prédire les énergies d’ionisation des atomes avec une bien plus grande précision que les méthodes précédentes. En effet, la DFT prend en compte les interactions entre tous les électrons de l'atome, ce qui est important pour calculer avec précision l'énergie d'ionisation.
La nouvelle approche pourrait conduire à des prédictions plus précises du comportement des atomes dans divers environnements, notamment ceux trouvés dans les plasmas et les réacteurs à fusion. Cela pourrait être important pour concevoir de nouveaux matériaux et dispositifs capables de résister aux conditions difficiles rencontrées dans ces environnements.
Outre ses applications potentielles en physique des plasmas et en recherche sur la fusion, cette nouvelle approche pourrait également être utilisée pour étudier les propriétés des atomes et des molécules dans d’autres domaines, tels que la chimie, la biologie et la science des matériaux.
