Упругое рассеяние

Упругое рассеяние — это форма рассеяния частиц в теории рассеяния , ядерной физике и физике элементарных частиц . В этом процессе внутренние состояния участвующих частиц остаются неизменными. В нерелятивистском случае, когда относительные скорости частиц намного меньше скорости света , упругое рассеяние просто означает, что полная кинетическая энергия системы сохраняется. ^[1] При релятивистских скоростях упругое рассеяние также требует, чтобы конечное состояние имело то же количество частиц, что и начальное состояние, и чтобы они были одного и того же типа. ^[2]

Резерфордовское рассеяние

Когда падающая частица, такая как -частица или электрон , дифрагирует в кулоновском потенциале атомов молекул и альфа , процесс упругого рассеяния называется резерфордовским рассеянием . Во многих методах дифракции электронов , таких как дифракция электронов высоких энергий на отражение ( RHEED ), дифракция трансмиссионных электронов (TED) и дифракция газовых электронов (GED), где падающие электроны имеют достаточно высокую энергию (> 10 кэВ), упругое рассеяние электронов становится Основная составляющая процесса рассеяния и интенсивность рассеяния выражаются как функция переданного импульса, определяемого как разность вектора импульса падающего электрона и вектора импульса рассеянного электрона.

Оптическое упругое рассеяние

При томсоновском рассеянии свет взаимодействует с электронами (это низкоэнергетический предел комптоновского рассеяния ). ^[3]
При рэлеевском рассеянии среда, состоящая из частиц, размеры которых намного меньше длины волны, рассеивает свет вбок. В этом процессе рассеяния энергия (и, следовательно, длина волны) падающего света сохраняется и меняется только его направление. В этом случае интенсивность рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени обратной длины волны света. ^[4]^: 2

Физика ядерных частиц

Для частиц с массой протона и более упругое рассеяние является одним из основных способов взаимодействия частиц с веществом. При релятивистских энергиях протоны, нейтроны, ионы гелия и ионы HZE будут подвергаться многочисленным упругим столкновениям, прежде чем рассеяться. Это является серьезной проблемой для многих типов ионизирующего излучения , включая галактические космические лучи , солнечные протонные явления , свободные нейтроны в конструкции ядерного оружия и конструкции ядерных реакторов , конструкции космических кораблей и исследования магнитного поля Земли . При проектировании эффективной биологической защиты необходимо уделять должное внимание линейной передаче энергии частиц при их распространении через защиту. нейтрона В ядерных реакторах длина свободного пробега имеет решающее значение, поскольку на пути к медленному тепловому нейтрону он подвергается упругому рассеянию .

Помимо упругого рассеяния, заряженные частицы также подвергаются воздействию своего элементарного заряда , который отталкивает их от ядер и заставляет их путь искривляться внутри электрического поля . Частицы также могут подвергаться неупругому рассеянию и захвату в результате ядерных реакций. Протоны и нейтроны делают это чаще, чем более тяжелые частицы. Нейтроны также способны вызывать деление падающего ядра. Легкие ядра, такие как дейтерий и литий, могут объединяться в процессе ядерного синтеза .

См. также

Ссылки

^ «Сканирующая электронная микроскопия (SEM) и просвечивающая электронная микроскопия (TEM) для определения характеристик материалов», Б. Дж. Инксон, «Определение характеристик материалов с использованием методов неразрушающего контроля (NDE)», 2016. https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry /упругое рассеяние
^ Уоррен Сигел (1999). Поля . п. 362 . Проверено 30 апреля 2024 г.
^ Фрула, Дастин Х. Плазменное рассеяние электромагнитного излучения. Academic Press — это издание Elsevier, 2011 г.
^ Янг, Эндрю Т. «Рэлеевское рассеяние». Физ. Сегодня 35,1 (1982): 42–48.

[1] «Сканирующая электронная микроскопия (SEM) и просвечивающая электронная микроскопия (TEM) для определения характеристик материалов», Б. Дж. Инксон, «Определение характеристик материалов с использованием методов неразрушающего контроля (NDE)», 2016. https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry /упругое рассеяние

[2] Уоррен Сигел (1999). Поля . п. 362 . Проверено 30 апреля 2024 г.

[3] Фрула, Дастин Х. Плазменное рассеяние электромагнитного излучения. Academic Press — это издание Elsevier, 2011 г.

[4] Янг, Эндрю Т. «Рэлеевское рассеяние». Физ. Сегодня 35,1 (1982): 42–48.

[1]

[2]

[3]

[4]