Кинематически полный эксперимент
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( декабрь 2021 г. ) |
В физике ускорителей — кинематически полный эксперимент это эксперимент, в котором определены все кинематические параметры всех продуктов столкновения. Если в конечном состоянии столкновения участвуют n частиц, необходимо определить 3n компонентов импульса (3 декартовых координаты для каждой частицы). Однако эти компоненты связаны друг с другом законами сохранения импульса в каждом направлении (3 уравнения) и сохранения энергии (1 уравнение), так что только 3n-4 компонента являются линейно независимыми. Таким образом, измерение 3n-4 составляющих импульса представляет собой кинематически полный эксперимент.
Если в конечном состоянии участвуют только две частицы (например, в эксперименте Резерфорда по упругому рассеянию), то необходимо зарегистрировать только одну частицу. Однако для процессов, приводящих к трем продуктам столкновения, таких как, например, однократная ионизация атома мишени, необходимо проанализировать импульс двух частиц (для одной из них достаточно измерить два компонента импульса) и измерить их совпадение. Любая пара из трех частиц в конечном состоянии (т.е. рассеянный снаряд, выброшенный электрон и отлетающий ион-мишень) может быть обнаружена. Первый кинематически полный эксперимент по однократной ионизации был выполнен при электронном ударе. [ 1 ] Там рассеянный электрон-снаряд и выброшенный электрон были проанализированы по импульсу. Для ионного удара такой эксперимент гораздо сложнее из-за гораздо большей массы снаряда. В результате рассеяние снаряда, а также потери энергии снаряда относительно начальной энергии на много порядков меньше, чем при электронном ударе, и не поддаются измерению стандартными методами для быстрых тяжелых ионов. Более того, только с появлением спектроскопии импульса ионов отдачи с холодной мишенью (COLTRIMS) [ 2 ] можно ли измерить ионы отдачи с достаточным разрешением по импульсу. Первый кинематически полный эксперимент по однократной ионизации ионным ударом был выполнен путем анализа импульса ионов отдачи и выбитых электронов. [ 3 ] Для удара протона при гораздо меньшей энергии также были проведены кинематически полные эксперименты с анализом импульса рассеянных снарядов и ионов отдачи. [ 4 ] Эти исследования играют важную роль в контексте проблемы немногих тел (см. статью о системах немногих тел ).
Другие процессы с участием более двух частиц в конечном состоянии, для которых были проведены кинематически полные эксперименты, включают двойную ионизацию мишени электронным ударом, [ 5 ] перенос-ионизация (т.е. один целевой электрон выбрасывается в континуум, а второй электрон захватывается снарядом) путем ионного удара [ 6 ] и диссоциативный захват при p + H 2 -столкновениях, [ 7 ] где захват электрона снарядом приводит к фрагментации молекулы-мишени. Исследования по двойной ионизации и переносной ионизации выявили важную роль эффектов электрон-электронной корреляции в процессах с участием нескольких электронов. При диссоциативном захвате наблюдалась выраженная квантово-механическая интерференция, из которой была получена подробная информация о фазовом угле, что, в свою очередь, дает чувствительную информацию о динамике нескольких тел.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эрхардт, Х.; Шульц, М.; Текаат, Т.; Уиллманн, К. (20 января 1969 г.). «Ионизация гелия: угловая корреляция рассеянных и выброшенных электронов». Письма о физических отзывах . 22 (3). Американское физическое общество (APS): 89–92. Бибкод : 1969PhRvL..22...89E . дои : 10.1103/physrevlett.22.89 . ISSN 0031-9007 .
- ^ Ульрих, Дж; Мошаммер, Р.; Дорнер, Р; Ягуцкий, О; Мергель, В; Шмидт-Бёкинг, Х; Спилбергер, Л. (14 июля 1997 г.). «Спектроскопия импульса ионов отдачи» . Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика . 30 (13). Издательство ИОП: 2917–2974. дои : 10.1088/0953-4075/30/13/006 . ISSN 0953-4075 . S2CID 56224984 .
- ^ Шульц, М.; Мошаммер, Р.; Фишер, Д.; Коллмус, Х.; Мэдисон, DH; Джонс, С.; Ульрих, Дж. (2003). «Трехмерное изображение атомных четырехчастичных процессов» . Природа . 422 (6927). Спрингер Природа: 48–50. Бибкод : 2003Natur.422...48S . дои : 10.1038/nature01415 . hdl : 11858/00-001M-0000-0011-8F36-A . ISSN 0028-0836 . ПМИД 12621427 . S2CID 4422064 .
- ^ Майданюк, Н.В.; Хасан, А.; Фостер, М.; Тук, Б.; Нанни, Э.; Мэдисон, DH; Шульц, М. (24 июня 2005 г.). «Рассеяние снаряда и остаточной мишени после однократной ионизации гелия медленным протонным ударом». Письма о физических отзывах . 94 (24). Американское физическое общество (APS): 243201. Бибкод : 2005PhRvL..94x3201M . дои : 10.1103/physrevlett.94.243201 . ISSN 0031-9007 . S2CID 121733153 .
- ^ Дорн, А.; Мошаммер, Р.; Шретер, CD; Зурос, TJM; Шмитт, В.; Коллмус, Х.; Манн, Р.; Ульрих, Дж. (22 марта 1999 г.). «Двойная ионизация гелия ударом быстрых электронов». Письма о физических отзывах . 82 (12). Американское физическое общество (APS): 2496–2499. Бибкод : 1999PhRvL..82.2496D . дои : 10.1103/physrevlett.82.2496 . ISSN 0031-9007 .
- ^ Мергель, В.; Дорнер, Р.; Хайят, Х.; Ахлер, М.; Вебер, Т.; Ягуцкий, О.; Людде, HJ; Кок, CL; Шмидт-Бёкинг, Х. (12 марта 2001 г.). «Сильные корреляции в волновой функции импульса основного состояния He, наблюдаемые в полностью дифференциальных распределениях импульса для процесса ионизации с переносом p + He». Письма о физических отзывах . 86 (11). Американское физическое общество (APS): 2257–2260. Бибкод : 2001PhRvL..86.2257M . дои : 10.1103/physrevlett.86.2257 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 11289903 .
- ^ Ламичхане, БР; Артанаяка, Т.; Ремолина, Дж.; Хасан, А.; Чаппина, МФ; Наваррете, Ф.; Баррачина, РОД; Ломсадзе, РА; Шульц, М. (24 августа 2017 г.). «Полностью дифференциальное исследование захвата с колебательной диссоциацией в столкновениях p + H2» . Письма о физических отзывах . 119 (8). Американское физическое общество (APS): 083402. Бибкод : 2017PhRvL.119h3402L . дои : 10.1103/physrevlett.119.083402 . hdl : 11336/71997 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 28952760 .