التشتت المرن

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

التشتت المرن هو أحد أشكال تشتت الجسيمات في نظرية التشتت ، والفيزياء النووية ، وفيزياء الجسيمات . في هذه العملية، تبقى الحالات الداخلية للجسيمات المعنية ثابتة. في الحالة غير النسبية، حيث تكون السرعات النسبية للجسيمات أقل بكثير من سرعة الضوء ، يعني التشتت المرن ببساطة أن الطاقة الحركية الكلية للنظام محفوظة. [ 1 ] عند السرعات النسبية، يتطلب التشتت المرن أيضًا أن تحتوي الحالة النهائية على نفس عدد الجسيمات الموجودة في الحالة الابتدائية، وأن تكون من النوع نفسه. [ 2 ]

تشتت رذرفورد

عندما ينحرف الجسيم الساقط، مثل جسيم ألفا أو الإلكترون ، في جهد كولوم للذرات والجزيئات ، تُسمى عملية التشتت المرن بتشتت رذرفورد . في العديد من تقنيات حيود الإلكترونات ، مثل حيود الإلكترونات عالية الطاقة الانعكاسي ( RHEED ) وحيود الإلكترونات النافذ (TED) وحيود الإلكترونات الغازي (GED)، حيث تمتلك الإلكترونات الساقطة طاقة عالية كافية (>10 كيلو إلكترون فولت)، يصبح تشتت الإلكترونات المرن المكون الرئيسي لعملية التشتت، وتُعبّر شدة التشتت كدالة لنقل الزخم، والذي يُعرّف بأنه الفرق بين متجه زخم الإلكترون الساقط ومتجه زخم الإلكترون المتشتت.

التشتت المرن البصري

  • في تشتت طومسون، يتفاعل الضوء مع الإلكترونات (وهذا هو الحد الأدنى للطاقة لتشتت كومبتون ). [ 3 ]
  • في تشتت رايلي، يقوم وسط مكون من جسيمات أصغر بكثير من الطول الموجي بتشتيت الضوء جانبيًا. في هذه العملية، تبقى طاقة الضوء الساقط (وبالتالي طوله الموجي) محفوظة، ويتغير اتجاهه فقط. في هذه الحالة، تتناسب شدة التشتت عكسيًا مع القوة الرابعة لمقلوب الطول الموجي للضوء. [ 4 ]

فيزياء الجسيمات النووية

بالنسبة للجسيمات التي تبلغ كتلتها كتلة بروتون أو أكبر، يُعد التشتت المرن أحد الطرق الرئيسية التي تتفاعل بها هذه الجسيمات مع المادة. عند الطاقات النسبية، تخضع البروتونات والنيوترونات وأيونات الهيليوم وأيونات HZE لعدد كبير من التصادمات المرنة قبل أن تتبدد. يُشكل هذا الأمر مصدر قلق بالغ في العديد من أنواع الإشعاع المؤين ، بما في ذلك الأشعة الكونية المجرية ، وأحداث البروتونات الشمسية ، والنيوترونات الحرة في تصميم الأسلحة النووية والمفاعلات النووية، وتصميم المركبات الفضائية، ودراسة المجال المغناطيسي للأرض . عند تصميم درع بيولوجي فعال ، يجب إيلاء اهتمام خاص لانتقال الطاقة الخطي للجسيمات أثناء مرورها عبر الدرع. في المفاعلات النووية، يُعد متوسط ​​المسار الحر للنيوترون بالغ الأهمية، حيث يخضع للتشتت المرن في طريقه ليصبح نيوترونًا حراريًا بطيئًا .

إلى جانب التشتت المرن، تخضع الجسيمات المشحونة أيضًا لتأثيرات شحنتها الأولية ، التي تدفعها بعيدًا عن النوى وتجعل مسارها منحنيًا داخل المجال الكهربائي . كما يمكن أن تخضع الجسيمات للتشتت غير المرن والالتقاط نتيجة للتفاعلات النووية. وتتعرض البروتونات والنيوترونات لهذا الأمر بشكل أكثر تكرارًا من الجسيمات الأثقل. كما أن النيوترونات قادرة على إحداث انشطار في النواة الساقطة عليها. ويمكن للنوى الخفيفة مثل الديوتيريوم والليثيوم أن تتحد في عملية الاندماج النووي .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إنكسون، بي جيه (2016). "المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM) لتوصيف المواد". توصيف المواد باستخدام طرق التقييم غير المتلف (NDE) . الصفحات 17-43 . doi : 10.1016/B978-0-08-100040-3.00002-X . ISBN  978-0-08-100040-3.
  2. ↑ سيجل، و. (1999). الحقول . ص 362. arXiv : hep-th/9912205 . Bibcode : 1999hep.th...12205S . 
  3. ↑ فرولا، داستن هـ.؛ غلينزر، سيغفريد هـ.؛ لومان الابن، نيفيل س.؛ شيفيلد، جون (2011). تشتت البلازما للإشعاع الكهرومغناطيسي . doi : 10.1016/C2009-0-20048-1 . ISBN 978-0-12-374877-5.
  4. ↑ يونغ، أندرو ت. (يناير 1982). "تشتت رايلي". فيزياء اليوم . 35 (1): 42-48 . Bibcode : 1982PhT....35a..42Y . doi : 10.1063/1.2890003 .