Quasielastische

Quasielastische streuung bezeichnet in der Physik Streuprozesse, bei denen der Energie transfer im Vergleich zur einfallenden Energie klein ist. Damit ist die Streuung nicht rein elastisch, aber auch nicht deutlich inelastisch: Sie resultiert überwiegend aus langsamen Bewegungen oder lokalen Relaxationsprozessen der Streuer. In Spektren zeigt sich ein schmaler zentraler Peak um null Energieübertragung, oft ergänzt durch eine breitere inelastische Hintergrundkomponente. Die Beschreibung erfolgt häufig über die dynamische Strukturfunktion S(q, ω), wobei q der Impulsübertrag und ω die Energieübertragung (ħω) ist.

In der Kondensmaterie wird die quasielastische Neutronenstreuung (QENS) genutzt, um Diffusionen und relaxative Bewegungen in Flüssigkeiten, Polymeren, Biopolymeren und ähnlichen Systemen zu untersuchen. Die Form von S(q, ω) spiegelt dabei die zeitlichen Korrelationsfunktionen der Teilchen wider. Die feine Breite des quasielastischen Peaks liefert Informationen über Relaxationszeiten und Diffusionskoeffizienten; im Diffusionsfall gilt oft eine Γ(q) ∝ Dq², wobei Γ die Peakbreite und D der Diffusionskoeffizient ist. Die Messung erfolgt mit Zeit-of-Flight-, Backscattering- oder Neutronen-Echo-Spektrometern, deren Energieauflösung die verfügbaren zeitlichen Skalen bestimmt.

Im Kern- bzw. Teilchenphysik bezeichnet quasielastische Streuung Streuprozesse, bei denen der Nukleus in erster Näherung unverändert bleibt oder nur ein einzelnes Nukleon aus dem Kern herausgeschleudert wird, während der Residualkern nur geringe Anregungen erfährt. Beispiele sind quasielastische Elektronenstreuung (e, e′) oder neutrino-Kern-Streuung. Diese Region liefert Informationen über die Nukleonennichtstatische Verteilungen, Fermi-Bewegung und effektive Formfaktoren, unterscheidet sich aber von tiefinelastischer Streuung, bei der stärkere Kernanregungen auftreten.

Quasielastische Prozesse ermöglichen damit Einblicke in mikroskopische Bewegungen und Strukturen über zeitliche Skalen von Picosekunden bis Nanosekunden und sind in verschiedenen Disziplinen von Diffraktion über Biophysik bis hin zur Kernphysik bedeutsam.