Рассеивание частиц
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Рассеяние частиц — изменение направления движения частиц в результате столкновений с другими частицами.
Количественно рассеяние характеризуется эффективным поперечным сечением.
Обычно рассматривается распространенная экспериментальная ситуация, когда частица налетает на другую частицу (мишень), которую можно считать неподвижной. После столкновения частица изменяет направление движения, а частица-мишень испытывает отдачу.
Система отсчета, в которой мишень неподвижна, называется лабораторной. Теоретически рассеяние удобнее рассматривать в системе отсчета центра инерции, ограничиваясь только относительным движением частиц. Так, в случае рассеяния двух частиц в системе центра масс задача сводится к рассеянию одной частицы с приведенной массой на неподвижной мишени.
Рассеяние называется упругим, если энергия системы частиц не изменяется (но частицы могут обмениваться энергиями). При изменении вида энергии рассеяние называют неупругим(от удара молотка гвоздь нагревается т.е. кинетическая энергия молотка частично переходит в тепловую)
Обычно экспериментальная мишень состоит из многих частиц. Если мишень тонка, то частица успевает рассеяться лишь один раз. Такое рассеяние называется однократным рассеянием. При толстой мишени нужно принимать во внимание многократное рассеяние частиц.
Содержание |
[править] Классическая физика
В классической физике угол рассеяния однозначно определяется начальной скоростью и прицельным параметром.
[править] Квантовое рассеивание
В квантовой механике рассеивание частиц на мишени описывается стационарным уравнением Шредингера. При этом волновая функция частицы делокализирована и нормируется на поток. То есть рассматривается не одна отдельная частица, которая падает на мишень, а стационарный поток частиц. Задача в таком случае не в том, чтобы найти спектр разрешенных значений энергии (энергия частиц, которые налетают на мишень, считается известной), а амплитуды рассеянных волн (см. ниже).
На большом расстоянии от мишени, за областью действия сил, частица описывается волновой функцией
,
где 
, E — энергия частицы μ — приведённая масса, 
— приведённая постоянная Планка.
В результате рассеяния волновая функция имеет вид наподобие :
,
то есть в ней появляется сферическая рассеянная волна с амплитудой A, которая называется амплитудой рассеивания. Амплитуда рассеивания находится из решения уравнения Шредингера.
В случае неупругого рассеивания со многими каналами может существовать несколько рассеянных сферических волн с разными значениями k и разными амплитудами рассеивания.
[править] Применение
Упругое и неупругое рассеивание частиц является основным методом исследования в ядерной физике. В свое время с помощью рассеивания альфа-частиц на золотой фольге, Эрнест Резерфорд установил строение атома. С целью создания частицы большой энергии строятся большие и мощные ускорители. Рассеяние частиц на мишенях дает также информацию о материале мишени.
[править] Литература
- Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Механика. — Издание 4-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — 215 с. — («Теоретическая физика», том I). — ISBN 5-02-013850-9
[править] См. также
- Борновское приближение
- Брилюеновское рассеивание
- Неупругое рассеяние
- Рамановское рассеивание
- Резерфордовское рассеивание
- Рэлеевское рассеяние
- Томсоновское рассеяние
- Эффект Комптона
 |
Это незавершённая статья по физике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
