У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Рассеивание частиц
Рассеяние частиц — изменение направления движения частиц в результате столкновений с другими частицами.
Количественно рассеяние характеризуется эффективным поперечным сечением.
Обычно рассматривается распространенная экспериментальная ситуация, когда частица налетает на другую частицу (мишень), которую можно считать неподвижной. После столкновения частица изменяет направление движения, а частица-мишень испытывает отдачу.
Система отсчета, в которой мишень неподвижна, называется лабораторной. Теоретически рассеяние удобнее рассматривать в системе отсчета центра инерции, ограничиваясь только относительным движением частиц. Так, в случае рассеяния двух частиц в системе центра масс задача сводится к рассеянию одной частицы с приведенной массой на неподвижной мишени.
Рассеяние называется упругим, если суммарная кинетическая энергия системы частиц не изменяется, не происходит изменения внутреннего состояния частиц или превращения одних частиц в другие. В противном случае рассеяние называется неупругим, при этом кинетическая энергия переходит в другие виды энергии с изменением коллективных (например, деформация) или микроскопических (например, возбуждение ядра) степеней свободы налетающих частиц или мишени.
Обычно экспериментальная мишень состоит из многих частиц. Если мишень тонка, то частица успевает рассеяться лишь один раз. Такое рассеяние называется однократным рассеянием. При толстой мишени нужно принимать во внимание многократное рассеяние частиц.
Классическая физика
В классической механике рассеяние частиц можно рассматривать в рамках задачи двух тел, которая сводится к задаче рассеяния одной частицы с приведённой массой на неподвижном силовом центре (который совпадает с центром инерции). При взаимодействии с силовым центром траектория частиц изменяется и происходит рассеяние.
Углом рассеяние показывает отклонение конечного направление распространения частицы по отношению к начальному. В классической механике он однозначно связан с импульсом 
налетающей частицы, прицельным параметром 
и потенциальной энергией взаимодействия 
между частицами:
— кинетическая энергия налетающей частицы, 
— приведённая масса налетающей частицы, 
— расстояние до силового центра. Интегрирование ведётся от 
.
При рассеянии пучка частиц вводят понятие эффективного поперечного сечения:
— число частиц, рассеянных в единицу времени на все углы, лежащие в интервале между 
и 
, а 
— число частиц, проходящих в единицу времени через единицу площади поперечного сечения пучка (здесь предполагается, что плотность потока падающих частиц однородна по всему сечению пучка).
Квантовое рассеивание
В квантовой механике рассеивание частиц на мишени описывается уравнением Шредингера. При этом волновая функция частицы делокализирована и нормируется на поток. То есть рассматривается не одна отдельная частица, которая падает на мишень, а стационарный поток частиц. Задача в таком случае не в том, чтобы найти спектр разрешенных значений энергии (энергия частиц, которые налетают на мишень, считается известной), а амплитуды рассеянных волн (см. ниже).
На большом расстоянии от мишени, за областью действия сил, частица описывается волновой функцией
, E — энергия частицы μ — приведённая масса, 
— приведённая постоянная Планка.
Из таблицы видно, что число отсчетов меняется в очень широких пределах (примерно в 3500 раз), тогда как произведение dN·sin 4 (θ/2) остается приблизительно постоянным (изменяется только на 30%).
Делаем вывод: предположение о наличии в атоме ядра с зарядом Ze верно, но теория требует уточнения.
Действительно, формула (8) не может быть правильной, т.к. при θ → 0 выражение стремится к бесконечности. Чего не учли при выводе? Рассмотрена задача о рассеянии альфа-частиц на точечном заряде Ze. В действительности ядро окружено электронами, и при больших прицельных расстояниях (им соответствуют малые углы рассеяния θ) эффективный заряд будет меньше, и рассеяние слабее. Если b порядка 10 -10 м атом нейтрален. Для больших углов рассеяния b порядка 10 -14 м, и надо учесть конечные размеры ядра, что уменьшит рассеяние и в этой области углов θ. Кроме того, при θ > 90° вступают в действие ядерные силы притяжения.
Эрнест Резерфорд — лауреат нобелевской премии по химии(1908г.). Присуждена она за проведенные им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ
Вы можете посмотреть текст статьи, опубликованной в 1911 году Э.Резерфордом «Рассеяние α- и β-частиц веществом и строение атома» и докладом Э.Резерфорда при вручении ему нобелевской премии (1908г.) «Химическая природа α-частиц, испускаемых радиоактивными веществами»(файлы pdf).
E RNEST R UTHERFORD for his investigations into the disintegration of the elements, and the chemistry of radioactive substances.
L ORD E RNEST R UTHERFORD for his investigations into the disintegration of the elements, and the chemistry of radioactive substances.
Примечание. Сечение взаимодействия называют эффективным, так как в редких случаях (например, поглощение нейтронов с энергией порядка 10 МэВ ядрами) оно совпадает по величине с площадью центра взаимодействия. Для медленных нейтронов сечение поглощения может быть в миллион раз больше (из-за проявления волновых свойств нейтрона), для нейтрино — слабо взаимодействующей частицы — в 10 19 раз меньше.
Примерно через 40 лет после опытов Э.Резерфорда рассеяние частиц использовано для исследования структуры ядер. Так как размер ядра примерно в 10000 раз меньше чем атома, частицами-бомбардирами служили электроны, ускоренные до энергий порядка 10 2 МэВ. И установка для регистрации рассеянных электронов (см. фото) не примитивная с визуальным счетом частиц, а спектрометр, позволяющий кроме углового получить и распределение электронов по энергии. Вся эта махина перемещается по рельсам для задания угла рассеяния θ. Схема нахождения распределения заряда в ядре ρ(r) такова. Рассчитывают , сравнивают с экспериментальным и подбирают параметры ρ(r), обеспечивающие лучшее согласие.
ПРИЛОЖЕНИЕ. Связь угла рассеяния θ и прицельного параметра b
На рисунке 1b импульс частицы до рассеяния, — после рассеяния. Закон сохранения энергии требует равенства начальной и конечной энергий частицы, а, следовательно, и модулей импульсов (в процессах сближения и удаления частицы кинетическая энергия сначала уменьшается из-за кулоновского отталкивания, а затем восстанавливает свое значение). Следовательно, треугольник — равнобедренный. Модуль изменения импульса при рассеянии равен
Теперь вспомним механику, а именно, как связаны изменение импульса и сила
Спроектируем это равенство на направление
Из рисунка 1 видно, что
Произведем замену переменных в выражении (П3), перейдем к интегрированию по углу φ. Учтем, что
Теперь приравняем (П1) и (П6) и получим окончательно формулу (3).
Если возникли вопросы, напишите.