Kollisionsmöglichkeiten

Kollisionsmöglichkeiten bezeichnet die potenziellen Kontakte zwischen zwei oder mehr Objekten oder Teilchen, die zu einer Wechselwirkung führen könnten. Der Begriff wird in verschiedenen Fachgebieten verwendet, etwa in der Chemie und Physik, in der Astronomie sowie in der Informatik bei Simulations- oder Planungsmodellen, die Kollisionen berücksichtigen.

In der Gas- und Festkörperkinetik werden Kollisionsmöglichkeiten häufig durch die Kollisionsfrequenz Z beschrieben. Für zwei Teilchenarten A und B gilt Z_AB = n_A n_B ⟨σ v_rel⟩, wobei n_A und n_B die Teilchendichten, σ der Kollisionsquerschnitt und v_rel die relative Geschwindigkeit ist. Zusätzlich spielen Aktivierungsenergie und Orientierung eine Rolle; nicht jede Kollision führt zu einer Reaktion. Mit steigender Temperatur erhöht sich v_rel tendenziell, wodurch mehr Kollisionen eine Reaktion ermöglichen.

In der Astronomie wird die Kollisionswahrscheinlichkeit durch gravitative Fokussierung erhöht. Der effektive Querschnitt σ_eff kann σ_geo(1 + v_esc^2/v^2) betragen, mit v_rel der relativen Geschwindigkeit, v_esc der Fluchtgeschwindigkeit des Zielkörpers und R seinem Radius. Dadurch ist die Kollisionswahrscheinlichkeit insbesondere bei niedrigem v_rel höher als rein geometrisch vermutet.

In Simulationen dienen Kollisionsmöglichkeiten der Risikobewertung und der Modellierung von Wechselwirkungen. Monte-Carlo-Verfahren bestimmen Kontakte stochastisch, während in der Computergrafik oder Robotik die Kollisionsdetektion Bewegungen prüft, um Überschneidungen zu vermeiden oder realistische Kollisionsverläufe zu erzeugen.