fotoionisatiekruissecties

Fotoionisatiekruissecties geven de waarschijnlijkheid weer dat een foton een atoom- of ionisatieproces induceert door een elektron uit een bindschil te verwijderen. Voor een bepaalde fotonenergie ω bepaalt de kruissectie σ(ω) de effectieve doeloppervlakte voor fotoionisatie. Ze is afhankelijk van de elektronale toestand van het beginion, de ionisatie drempel (het minimum energieniveau dat vereist is om de elektron los te maken) en van resonanties die optreden door autoioniserende toestanden. De kruissectie wordt doorgaans uitgedrukt in eenheden als cm^2, vaak in megabarns (1 Mb = 10^-18 cm^2). Bij energies net boven de drempel kunnen sterke variaties ontstaan door vakken van resonanties en door corrigerende quantummechanische effecten.

Meting en theorie spelen een cruciale rol bij fotoionisatiekruissecties. Experimenteel worden ze vaak bepaald met geavanceerde lichtbronnen zoals synchrotrons of vrije-elektron-lasers, waarbij ionen worden blootgesteld aan gefocust fotonlicht en de resulterende ionisatieproducten worden gedetecteerd (bijvoorbeeld via ion yield of photoelectron spectroscopy). De gegevens worden afgeleid als functie van fotonenergie en kunnen bijdragen aan totalen en kanaalspecifieke kruissecties. Theoretische berekeningen maken gebruik van ab initio benaderingen zoals close-coupling en R-matrixmethoden, en houden rekening met elektronenrelativiteit, wisselwerkingen tussen verschillende ionisatietoestanden en resonanties.

Toepassingen van fotoionisatiekruissecties strekkeren breed van astro- naar plasmafysica. Ze zijn essentieel voor modellen van sterrenkunde en de opaciteit van de interstellaire en intergalactische media, voor plasma-energieoverdracht en voor stralingsschadeberekeningen. Data-sets en databanken zoals TOPbase en de Opacity Project verzamelen gespecificeerde kruissecties voor verschillende atomen en ionen, wat essentieel is voor wetenschappelijke simulaties en interpretatie van waarnemingen.