Des chercheurs de l'Université de Jyväskylä en collaboration avec des groupes de recherche en Italie, L'Angleterre et l'Allemagne ont développé une nouvelle méthode pour étudier les interactions entre les électrons dans les solides et les molécules. "Cette méthode a été appliquée pour étudier les propriétés des métaux et a résolu certains problèmes ouverts de longue date, " dit Robert van Leeuwen, Professeur à l'Université de Jyväskylä.

Mesurer les interactions électroniques à l'aide de la lumière

La lumière brillante sur la matière solide émet des électrons. C'est ce qu'on appelle l'effet photoélectrique. L'émission est causée par l'énergie de la lumière qui est transférée aux électrons et qui leur donne suffisamment d'énergie pour quitter le solide. Lorsque les électrons quittent le solide, une partie de cette énergie est perdue en raison des interactions avec d'autres électrons. En mesurant les énergies et les vitesses des électrons émis, ces pertes peuvent être utilisées pour déterminer des propriétés importantes de l'interaction entre les électrons. Expérimentalement, ces informations sont regroupées dans ce qu'on appelle la fonction spectrale ou spectre de photo-émission, qui donne la probabilité d'une certaine perte d'énergie pour une vitesse donnée. Le calcul de cette fonction spectrale est un grand défi pour les théoriciens car il nécessite une étude détaillée des interactions entre les particules. C'est ce qu'on appelle le "problème à plusieurs particules".

De nouvelles façons d'étudier les interactions à plusieurs particules

Les méthodes théoriques existantes pour étudier les interactions à plusieurs particules reposent sur le regroupement de certains processus de collision entre les électrons qui contribuent au spectre de photo-émission. En raison de la difficulté du problème à plusieurs particules, cela ne peut pas être fait exactement, et des approximations doivent être utilisées. Cependant, la méthode standard a conduit à des difficultés théoriques, comme incluant des processus de collision plus compliqués a donné des contributions avec des probabilités négatives. "Une nouvelle méthode théorique a été développée pour résoudre ce résultat non physique, " dit Robert van Leeuwen. La méthode a été appliquée pour calculer le spectre de photo-émission de métaux simples et un très bon accord avec l'expérience a été obtenu. Entre autres choses, il a été constaté que les pertes d'énergie vers les plasmons, une sorte d'onde sonore dans un liquide électronique, ont été décrits correctement.