Розсіювання частинок

Відео: Досвід Резерфорда.avi

Схема розсіювання. b - прицільний відстань,? - кут розсіювання розсіювання - зміна напрямку руху частинок або поширення хвиль внаслідок зіткнень з іншими частинками.
Кількісно розсіювання характеризується диференціальним перерізом розсіювання.
Зазвичай розглядається поширена експериментальна ситуація, коли частка налітає на іншу частку (мішень), яку можна вважати нерухомою. Після зіткнення частка змінює напрямок руху, а частка-мішень відчуває віддачі.
Система відліку, в якій мішень непорушна називається лабораторної. Теоретично розсіювання зручніше розглядати в системі відліку центру інерції, обмежуючись лише відносним рухом частинок. Так, у разі розсіювання двох часток в системі центру мас завдання зводиться до розсіювання однієї частинки з зведеної масою на нерухомій мішені.
розсіювання називається пружним, якщо енергія частки не змінюється. При зміні енергії розсіювання називають непружним.
Зазвичай експериментальна мішень складається з багатьох частинок. Якщо мішень тонка, то частка встигає розсіятися на ній тільки один раз. Таке розсіювання називається одноразовим розсіюванням. При товстої мішені потрібно брати до уваги багаторазове розсіювання частинок.
У класичній фізиці кут розсіювання однозначно визначається початковою швидкістю і прицільним відстанню.


У квантовій механіці розсіювання частинок на мішені описується стаціонарним рівнянням Шредінгера. При цьому хвильова функція частинки делокалізованних і нормується на потік. Тобто розглядається не одна окрема частинка, яка падає на мішень, а стаціонарний потік частинок. Завдання в такому разі не в тому, щоб знайти спектр дозволених значень енергії (енергія частинок, які налітають на мішень, вважається відомої), а амплітуди розсіяних хвиль (див. Нижче).
На далекій відстані від мішені, по області дії сил, частка описується хвильової фукнции

,

де , E - енергія частинки, ? - зведена маса, - Наведена постійна Планка.


В результаті розсіювання хвильова функція має вигляд на зразок

,

є в ній з`являється сферична розсіяна хвиля з амплітудою A, яка називається амплітудою розсіювання. Амплітуда розсіювання знаходиться з рішення рівняння Шредінгера.
У разі непружного розсіяння з багатьма каналами може існувати кілька розсіяний сферичних хвиль з різними значеннями k і різними амплітудами розсіювання.
Пружне і непружні розсіювання частинок є основним методом дослідження в ядерній фізиці. Свого часу за допомогою розсіювання альфа-частинок на золотій фользі, Ернест Резерфорд встановив будову атома. З метою створювати частки великої енергії будуються великі і потужні прискорювачі. Розсіювання частинок на мішенях дає також інформацію про матеріал мішені.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!