scatteringsprocessen

Scatteringsprocessen är ett centralt begrepp inom fysik som beskriver hur partiklar kolliderar, byter riktning och/eller energi när de påverkas av krafter mellan dem. I kvantmekanik och partikelfysik behandlas händelserna med sannolikheter och amplituder, vilket gör att utfallen varierar mellan upprepade försök trots samma startvillkor. Processerna kan studeras teoretiskt och experimentellt för att förstå materia och de grundläggande krafterna.

Processerna delas ofta in i elastiska och inelastiska. Elastisk spridning innebär att den totala kinetiska energin bevaras även om riktningen och energin hos de enskilda partiklarna ändras. Inelastisk spridning innebär att intern energi förändras eller att nya partiklar bildas. Vanliga exempel är Rutherford-spridning av α-partiklar på guldfolie, Compton-spridning av röntgenstrålar på elektroner och neutrino-spridning på nucleoner.

Viktiga begrepp är korssektion, som mäter sannolikheten för att en viss spridningskanal ska inträffa, och differentialkorssektion dσ/dΩ, som anger hur sannolikheten varierar med spridningsvinkeln. Total korssektion σ sammanfattar hela sannolikheten för processen. Vidare används begrepp som övergångsmatrisen M, S-matrisen och olika approximationer och metoder (till exempel Born-approximation och partiell våganalys) för att beräkna amplituder och förväntade utfallet.

Användningar av scatteringsprocesser är breda: de används för att undersöka kärn- och partikelstruktur, mäta naturkonstanter, testa teoretiska modeller och driva tekniska tillämpningar inom materialvetenskap och medicin. Experimentellt utförs studier i partikelacceleratorer och genom spridning av ljus eller partikelstrålar i olika medier.