Rozpraszanie elastyczne - Elastic scattering

Rozpraszanie sprężyste jest formą rozpraszania cząstek w teorii rozpraszania , fizyce jądrowej i fizyce cząstek elementarnych . W tym procesie, energia kinetyczna z cząsteczek jest zachowana w położony środek masy ramy , a jego kierunek propagacji jest zmodyfikowany ( interakcji z innymi cząstkami i / lub potencjału ). Co więcej, podczas gdy energia kinetyczna cząstki w układzie środka masy jest stała, jej energia w układzie laboratoryjnym nie jest. Ogólnie rzecz biorąc, rozpraszanie sprężyste opisuje proces, w którym zachowana jest całkowita energia kinetyczna układu. Podczas elastycznego rozpraszania wysokiej energiicząstki subatomowe , liniowy transfer energii (LET) ma miejsce do momentu, gdy energia i prędkość padającej cząstki zostaną zredukowane do wartości jej otoczenia, w którym to momencie cząstka zostaje „zatrzymana”.

Rozproszenie Rutherforda

Gdy cząstki wypadku, takie jak cząstki alfa lub elektronu jest uginane w potencjale kulombowskim z atomów i cząsteczek , elastyczny proces rozpraszania nazywa rozpraszania Rutherford . W wielu technikach dyfrakcji elektronów , takich jak dyfrakcja elektronów o wysokiej energii odbicia ( RHEED ), dyfrakcja elektronów transmisyjnych (TED) i dyfrakcja elektronów gazowych (GED), gdzie padające elektrony mają wystarczająco wysoką energię (>10 keV), elastyczne rozpraszanie elektronów staje się główny składnik procesu rozpraszania i intensywność rozpraszania wyraża się w funkcji transferu pędu zdefiniowanego jako różnica między wektorem pędu elektronu padającego i elektronu rozproszonego.

Optyczne rozpraszanie elastyczne

  • W rozpraszaniu Thomsona foton oddziałuje z elektronami (jest to niskoenergetyczna granica rozpraszania Comptona ).
  • W Rayleigha rozpraszania do fotonów przenika do podłoża składającego się z cząstek, których wymiary są znacznie mniejsze niż długość fali fotonu padającego. W tym procesie rozpraszania energia (a tym samym długość fali) padającego fotonu jest zachowana i zmienia się tylko jego kierunek. W tym przypadku intensywność rozpraszania jest proporcjonalna do czwartej potęgi odwrotnej długości fali padającego fotonu.

Fizyka cząstek jądrowych

W przypadku cząstek o masie protonu lub większej rozpraszanie sprężyste jest jedną z głównych metod interakcji cząstek z materią. Przy energiach relatywistycznych protony, neutrony, jony helu i jony HZE będą podlegać licznym zderzeniom elastycznym, zanim zostaną rozproszone. Jest to poważny problem w przypadku wielu rodzajów promieniowania jonizującego , w tym galaktycznych promieni kosmicznych , słonecznych zdarzeń protonowych , wolnych neutronów w projektowaniu broni jądrowej i reaktorów jądrowych, projektowaniu statków kosmicznych i badaniu ziemskiego pola magnetycznego . Projektując skuteczną osłonę biologiczną , należy zwrócić szczególną uwagę na liniowy transfer energii cząstek w miarę ich propagacji przez osłonę. W reaktorach jądrowych średnia swobodna droga neutronu jest krytyczna, ponieważ ulega elastycznemu rozpraszaniu na swojej drodze do stania się wolno poruszającym się neutronem termicznym .

Oprócz sprężystego rozpraszania, naładowane cząstki podlegają również oddziaływaniu ładunku elementarnego , który odpycha je od jąder i powoduje zakrzywienie ich drogi wewnątrz pola elektrycznego . Cząstki mogą również ulegać nieelastycznemu rozpraszaniu i wychwytywaniu w wyniku reakcji jądrowych. Protony i neutrony robią to częściej niż cięższe cząstki. Neutrony mogą również powodować rozszczepienie w padającym jądrze. Lekkie jądra, takie jak deuter i lit, mogą łączyć się w syntezie jądrowej .

Zobacz też