Scatterointi

Scatterointi (scatterointi) on prosessi, jossa aalto tai hiukkanen muuttaa suuntaansa tai energiaansa vuorovaikutuksessa toisen hiukkasen, aineen tai kentän kanssa. Scatterointi esiintyy sekä klassisina että kvanttisina ilmiöinä, ja sitä voidaan tarkastella elastisena tai inelastisena. Elastinen scatterointi tarkoittaa, että kokonaisenergia säilyy (yleensä vain suunta muuttuu). Inelastinen scatterointi merkitsee energian siirtymistä järjestelmän sisäisiin tiloihin tai toisiin tiloihin, jolloin saatu energia poikkeaa alkuperäisestä.

Esimerkkejä ja konteksteja löytyy lukuisista aloista. Optiikassa tunnettuja ovat Rayleigh-sironta ja Mie-sironta: Rayleigh-sironta selittää taivaan sinisyyden ja on pienempien hiukkasten aiheuttama, kun taas Mie-sironta kattaa suurempien hiukkasten vaikutukset. Yleisesti valo voi siroutua sekä ilmakehässä että nesteissä.

Hiukkasfysiikassa scatterointi viittaa usein elektronien, neutronien tai röntgenhiukkasten vuorovaikutuksiin aineen kanssa. Esimerkiksi Rutherfordin sironta havainnollistaa alfa-hiukkasten taipumista Coulombin vuorovaikutuksessa, ja elektronien sekä neutronien sirontaa käytetään materiaalien ja ydintekniikan rakenteen tutkimiseen. Röntgen- ja neutronissirontaa hyödynnetään rakenteen määrittämisessä; esimerkiksi diffraktio ja Braggin laista seuraavat järjestelmät antavat tietoa kiteiden säännönmukaisuudesta.

Mittauksissa käytetään käsitteitä kuten differentiaalinen sirontakross section (dσ/dΩ), sekä taitekohtia kuten tiedon kulkusuuntaa mittaava scattering vector q ja rakennefaktori S(q). Käytännön sovelluksia löytyy kuvantamisesta, materiaalitutkimuksesta sekä ilmasto- ja ympäristötieteistä. Haasteina ovat monitartiset sirontaprosessit, absorptio sekä epäpuhtaudet, jotka voivat vaikeuttaa tulkintaa.