Упругое рассеяние - Elastic scattering

Упругое рассеяние это форма частицы рассеяние в теория рассеяния, ядерная физика и физика элементарных частиц. В этом процессе кинетическая энергия из частица сохраняется в рамка центра масс, но его направление распространения изменяется (на взаимодействие с другими частицами и / или потенциалы ). Более того, в то время как кинетическая энергия частицы в системе координат центра масс постоянна, ее энергия в системе координат лаборатории - нет. Как правило, упругое рассеяние описывает процесс, в котором сохраняется полная кинетическая энергия системы. При упругом рассеянии высоких энергий субатомные частицы, линейная передача энергии (LET) происходит до тех пор, пока энергия и скорость падающей частицы не уменьшатся до тех же значений, что и у окружающей среды, после чего частица «останавливается».

Резерфордское рассеяние

Когда падающая частица, такая как альфа-частица или же электрон, является дифрагированный в Кулоновский потенциал из атомы и молекулы, процесс упругого рассеяния называется Резерфордское рассеяние. Во многих электрон методы дифракции, такие как дифракция электронов высоких энергий на отражение (RHEED ), дифракции электронов на просвет (TED) и дифракции электронов в газе (GED), когда падающие электроны имеют достаточно высокую энергию (> 10 кэВ), упругая рассеяние электронов становится основным компонентом процесса рассеяния, а интенсивность рассеяния выражается как функция переданного импульса, определяемого как разность между вектором импульса налетающего и рассеянного электрона.

Оптическое упругое рассеяние

  • В Томсоновское рассеяние фотон взаимодействует с электронами (это низкоэнергетический предел Комптоновское рассеяние ).
  • В Рэлеевское рассеяние а фотон проникает в среду, состоящую из частиц, размер которых намного меньше размера длина волны падающего фотона. В этом процессе рассеяния энергия (и, следовательно, длина волны) падающего фотона сохраняется, и изменяется только его направление. В этом случае интенсивность рассеяния пропорциональна четвертой степени обратной длины волны падающего фотона.

Физика ядерных частиц

Для частиц с массой протона и более упругое рассеяние является одним из основных методов взаимодействия частиц с веществом. При релятивистских энергиях протоны, нейтроны, гелий ионы, и Ионы HZE претерпят множество упругих столкновений, прежде чем рассеются. Это серьезная проблема для многих типов ионизирующего излучения, включая галактические космические лучи, солнечные протонные события, свободные нейтроны в ядерное оружие дизайн и ядерный реактор дизайн, дизайн космического корабля и изучение магнитное поле земли. При разработке эффективных биологический щит необходимо уделить должное внимание линейная передача энергии частиц по мере их прохождения через экран. В ядерных реакторах нейтронная длина свободного пробега имеет решающее значение, поскольку он претерпевает упругое рассеяние, превращаясь в медленно движущуюся тепловой нейтрон.

Помимо упругого рассеяния, заряженные частицы также подвергаются воздействию элементарный заряд, что отталкивает их от ядер и заставляет их путь искривляться внутри электрическое поле. Частицы также могут подвергаться неупругое рассеяние и захват за счет ядерных реакций. Протоны и нейтроны делают это чаще, чем более тяжелые частицы. Нейтроны также способны вызывать деление в падающем ядре. Легкие ядра вроде дейтерий и литий может сочетаться в термоядерная реакция.

Смотрите также