پراکندگی هستهای و سطح مقطع
آزمایشهای پراکندگی ساختار هستهها و ذرات را بررسی میکنند و سطح مقطع معیاری جهانی برای احتمال وقوع یک واکنش معین ارائه میدهد.
Definition
سطح مقطع معیاری است، با واحدهای مساحت، برای احتمال وقوع یک واکنش هستهای یا فرآیند پراکندگی خاص هنگامی که یک پرتو ذرات به یک هدف برخورد میکند، در حالی که سطح مقطع دیفرانسیلی نحوه توزیع این احتمال را بر حسب زاویه پراکندگی توصیف میکند.
Scope
این موضوع شامل استفاده از پرتوهای ذرات برای پراکندگی از اهداف هستهای، تعریف و تفسیر سطح مقطع به عنوان یک منطقه هدف مؤثر، و سطح مقطع دیفرانسیلی است که توزیع زاویهای ذرات پراکنده شده را ثبت میکند. این موضوع به پراکندگی الاستیک و غیرالاستیک، رزونانسها، و نحوه آشکارسازی اندازههای هستهای، توزیع بار، و ساختار داخلی توسط دادههای پراکندگی، با شروع از کشف هسته توسط رادرفورد، میپردازد.
Core questions
- چگونه سطح مقطع احتمال یک واکنش هستهای را کمی میکند؟
- توزیع زاویهای ذرات پراکنده شده چه چیزی را درباره هدف آشکار میکند؟
- چگونه آزمایشهای پراکندگی وجود و اندازه هسته را اثبات کردند؟
- رزونانسها چه هستند و چه چیزی را درباره ساختار هستهای و ذرات نشان میدهند؟
Key concepts
- سطح مقطع کلی و دیفرانسیلی
- پراکندگی الاستیک و غیرالاستیک
- دامنه پراکندگی
- رزونانسها
- عوامل فرم و توزیع بار
- درخشندگی و نرخ رویداد
Key theories
- پراکندگی رادرفورد
- تحلیل رادرفورد از پراکندگی ذرات آلفا از یک فویل نازک نشان داد که انحرافات نیازمند یک هسته کوچک، چگال و با بار مثبت است و فرمول سطح مقطعی را ارائه داد که توسط آزمایش تأیید شد.
- سطح مقطع و دامنه پراکندگی
- سطح مقطع دیفرانسیلی با مربع قدر مطلق دامنه پراکندگی کوانتومی مرتبط است و توزیعهای زاویهای اندازهگیری شده را به پتانسیل برهمکنش زیربنایی متصل میکند.
Clinical relevance
سطح مقطع ورودی ضروری برای طراحی راکتورها و محافظها، تفسیر دادههای برخورددهنده، مدلسازی انتقال تابش، و استخراج ساختار هستهای و نوکلئونی مانند شعاع بار و توزیع پارتونها از آزمایشهای پراکندگی است.
History
مفهوم سطح مقطع از تفسیر رادرفورد در سال ۱۹۱۱ از آزمایشهای پراکندگی آلفا توسط گایگر و مارسدن نشأت گرفت که هسته اتمی را آشکار کرد. آزمایشهای پراکندگی الکترون توسط هافستادر در دهه ۱۹۵۰ توزیع بار هستهای را اندازهگیری کردند، و پراکندگی عمیق غیرالاستیک بعدها کوارکها را در داخل پروتون آشکار ساخت و پراکندگی و سطح مقطع را به عنوان ابزارهای اصلی فیزیک زیراتمی تثبیت کرد.
Key figures
- Ernest Rutherford
- Hans Geiger
- Robert Hofstadter
Related topics
Seminal works
- rutherford1911
Frequently asked questions
- چرا سطح مقطع با واحدهای مساحت اندازهگیری میشود؟
- سطح مقطع نشاندهنده مساحت مؤثر هدفی است که یک ذره برای یک واکنش معین ارائه میدهد. سطح مقطع بزرگتر به معنای احتمال بالاتر برهمکنش است، گویی هدف از نظر فیزیکی بزرگتر است.
- رزونانس در پراکندگی چیست؟
- رزونانس یک قله تیز در سطح مقطع در یک انرژی خاص است که نشاندهنده تشکیل موقت یک حالت شبهمقید است. رزونانسها حالتهای برانگیخته هستهها یا ذرات با عمر کوتاه را آشکار میکنند.