Momentumübertrags

Momentumübertrags bezeichnet den Prozess der Übertragung von Impuls zwischen interagierenden Teilchen oder Feldern infolge einer Wechselwirkung. Dabei bleibt der Gesamtimpuls eines abgeschlossenen Systems konstant.

Der Impuls p eines Teilchens ist p = m v; in der Quantenmechanik gilt p = ħ k. Der Momentumübertrag Δp ist die Differenz des Impulses vor und nach der Wechselwirkung. In Streu- oder Kollisionsprozessen wird der Betrag des Momentumtransfers oft mit q = |p_f − p_i| angegeben; in der Streuungstheorie wird q auch als Streuvektor bezeichnet.

In Kollisions- und Streuungsexperimenten bestimmt der Momentumübertrag nicht nur die Richtung, sondern auch die auf das Ziel übertragene Impulsmenge. Bei elastischer Streuung bleibt die Gesamtenergie erhalten, der Impulsübertrag kann dennoch groß sein. In inelastischer Streuung ändert sich die kinetische Energie zugunsten anderer Energieformen, der Impulsübertrag bleibt durch Δp gegeben.

Im Bereich der Optik und Photonenwechselwirkung übertragen Photonen Impuls auf Materie. Ein Photon besitzt p = E/c; bei Reflexion überträgt sich der Impuls zusätzlich zur Absorption, sodass bei normalem Einfall der Transfers 2p statt p betragen kann. Diese Strahlungsdruck- oder optische Zugkräfte ermöglichen Phänomene wie optische Fallen (Optical Tweezers) und Lichtdruck in der Astronomie.

In Kristallphysik lässt sich der Momentumübertrag durch den Streuvektor q charakterisieren; Bragg-Bedingungen verknüpfen q mit der Kristallstruktur (q = 2π/d).

Momentumübertrag ist ein zentrales Konzept der Physik, das Impulsbewahrung, Impulsübertragung durch Kräfte und die Verbindung zwischen Wechselwirkung und beobachteten Größen in Experimenten beschreibt.