Рассеяние Мотта

В физике , рассеяние Мотта , также называемое со спиновой связью неупругим кулоновским рассеянием представляет собой разделение двух спиновых состояний электронного пучка путем рассеяния луча на кулоновском поле тяжелых атомов. Он назван в честь Невилла Фрэнсиса Мотта , который первым разработал теорию. В основном он используется для измерения спиновой поляризации электронного пучка.

Проще говоря, рассеяние Мотта похоже на рассеяние Резерфорда , но электроны используются вместо альфа-частиц , поскольку они не взаимодействуют через сильное взаимодействие (только через слабое взаимодействие и электромагнетизм ), которые позволяют электронам проникать в атомное ядро , давая ценную информацию о ядерная структура.

Описание

Электроны часто обстреливают золотую фольгу, поскольку золото имеет высокий атомный номер (Z), нереакционноспособно (не образует оксидного слоя) и его можно легко превратить в тонкую пленку (уменьшая многократное рассеяние). Наличие спин-орбитального члена в потенциале рассеяния вносит спиновую зависимость в сечение рассеяния. Два детектора, расположенные слева и справа от фольги под одинаковым углом рассеяния, подсчитывают количество рассеянных электронов. Асимметрия A определяется формулой:

A={\frac {I^{\rm {right}}-I^{\rm {left}}}{I^{\rm {right}}+I^{\rm {left}}}}

пропорциональна степени спиновой поляризации P по формуле A = SP , где S — функция Шермана .

Формула сечения Мотта представляет собой математическое описание рассеяния пучка электронов высокой энергии из положительно заряженной точки размером с атомное ядро в пространстве. Рассеяние Мотта — это теоретическая дифракционная картина, создаваемая такой математической моделью. Он используется в качестве отправной точки в расчетах при исследованиях дифракции рассеяния электронов.

Уравнение сечения Мотта включает член неупругого рассеяния, учитывающий отдачу целевого протона или ядра. Его также можно скорректировать за релятивистские эффекты электронов высоких энергий и их магнитный момент. ^[1]

Когда экспериментально обнаруженная дифракционная картина отклоняется от математически полученного рассеяния Мотта, это дает подсказку о размере и форме атомного ядра. ^[2]^[1] Причина в том, что сечение Мотта предполагает только точечно-частичные кулоновские и магнитные взаимодействия между налетающими электронами и мишенью. Когда целью является заряженная сфера, а не точка, дополнения к уравнению поперечного сечения Мотта ( члены форм-фактора ) могут быть использованы для исследования распределения заряда внутри сферы.

Борновское приближение дифракции электронного пучка на атомных ядрах является развитием моттовского рассеяния. ^[3]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б «Рассеяние электронов на ядрах» . Гиперфизика . Проверено 19 марта 2020 г.
^ Роуз, Мэн (15 февраля 1948 г.). «Распределение заряда в ядрах и рассеяние электронов высоких энергий». Физический обзор . 73 (4). Американское физическое общество (APS): 279–284. Бибкод : 1948PhRv...73..279R . дои : 10.1103/physrev.73.279 . hdl : 2027/mdp.39015074122907 . ISSN 0031-899X .
^ Мотт, Северная Каролина; Мэсси, HSW (1965). Теория атомных столкновений (3-е изд.). Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 978-0-19-851242-4 . OCLC 537272 .

Штор, Дж.; Зигманн, Х.К. (2006). Магнетизм: от основ к наномасштабной динамике . Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. дои : 10.1007/978-3-540-30283-4 . ISBN 978-3-540-30282-7 .
Гей, Ти Джей; Даннинг, ФБ (1992). «Электронная поляриметрия Мотта» . Обзор научных инструментов . 63 (2). Издательство АИП: 1635–1651. Бибкод : 1992RScI...63.1635G . дои : 10.1063/1.1143371 . ISSN 0034-6748 .

[Hyperphysics-1] Jump up to: ^а ^б «Рассеяние электронов на ядрах» . Гиперфизика . Проверено 19 марта 2020 г.

[2] Роуз, Мэн (15 февраля 1948 г.). «Распределение заряда в ядрах и рассеяние электронов высоких энергий». Физический обзор . 73 (4). Американское физическое общество (APS): 279–284. Бибкод : 1948PhRv...73..279R . дои : 10.1103/physrev.73.279 . hdl : 2027/mdp.39015074122907 . ISSN 0031-899X .

[3] Мотт, Северная Каролина; Мэсси, HSW (1965). Теория атомных столкновений (3-е изд.). Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 978-0-19-851242-4 . OCLC 537272 .

[1]

[2]

[3]