Es la "drosophila" de la física moderna: el gas de electrones uniforme. Así como la mosca de la fruta se usa para describir los principios de la genética, este modelo de gas puede usarse para investigar características importantes de los electrones. Este modelo también conocido comoel gel describe las propiedades de los electrones en los metales, en las moléculas y en los grupos de átomos. Además, los electrones determinan el comportamiento de las estrellas y los planetas y la estructura del núcleo de la Tierra. Aquí están sujetos a condiciones extremas: temperaturas de varios miles a millones de grados centígradosy presiones que comprimen los electrones hasta mil veces más fuerte en comparación con un metal.
Actualmente, en algunos laboratorios también se dan condiciones extremas, por ejemplo, con la ayuda de láser de alta intensidad o láser de electrones libres, como el XFEL en Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY en Hamburgo. Aquí se investigan los materiales calentándolos, comprimiéndoloso muy emocionantes. Después de varios años de intensa investigación, un equipo del Instituto de Física y Astrofísica Teórica ITAP de la Universidad de Kiel logró describir las propiedades termodinámicas de los electrones en condiciones extremas. Resumieron sus resultados en un artículo en la edición actualde la revista Informes de física .
Durante más de 60 años, los físicos de todo el mundo han intentado comprender y predecir el comportamiento de los electrones. Ha surgido un gran número de modelos diferentes del gas de electrones uniforme. Estos se utilizan como entrada para teorías más complejas como la teoría funcional de la densidad,que se ha establecido como la base de la descripción de los átomos, las moléculas y los sólidos. Desafortunadamente, la precisión de los modelos subyacentes había permanecido poco clara durante mucho tiempo.
En los últimos cinco años, los científicos del ITAP liderados por el profesor Michael Bonitz lograron un gran avance junto con colegas del Imperial College de Londres Gran Bretaña y del Laboratorio Nacional de Los Alamos EE. UU.. Desarrollaron dos nuevas simulaciones por computadora.técnicas cuya combinación les permitió predecir el comportamiento de los electrones para todas las condiciones relevantes. Estas simulaciones cuánticas de Monte Carlo se basan en la teoría de la probabilidad y son la clave para abordar con éxito el presente problema complejo de dimensiones extremadamente altas.
"Nuestros resultados son los primeros datos exactos sobre las propiedades termodinámicas de los electrones en condiciones extremas. Nos permiten comparar y mejorar todos los modelos anteriores por primera vez", Bonitz mira hacia adelante. Sus resultados calculados están disponibles gratuitamente para los investigadores de todo el mundo.globo a través del código "LDA_XC_GDSMFB", que se ha incluido en la biblioteca de teoría funcional de densidad generalizada "libxc".
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Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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