сечение

СЕЧЕНИЕ (эффективное сечение) - величина, характеризующая вероятность перехода системы двух сталкивающихся частиц в результате их рассеяния (упругого или неупругого) в определённое конечное состояние. С. равно отношению числа dN таких переходов в единицу времени к плотности nv потока рассеиваемых частиц, падающих на мишень, т. е. к числу частиц, проходящих в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к их скорости v (п - плотность числа падающих частиц): Т. о., С. имеет размерность площади. Разл. типам переходов, наблюдаемых при рассеянии частиц, соответствуют разные С. Упругое рассеяние частиц характеризуют дифференциальным сечением , равным отношению числа частиц, упруго рассеянных в единицу телесного угла, к потоку падающих частиц ( - элемент телесного угла), и полным упругим сечением, равным интегралу дифференциального сечения, взятому по полному телесному углу. На рис. схематически изображён процесс упругого рассеяния точечных «классич.» частиц на шарике радиуса R₀ с «абсолютно жёсткой» поверхностью; полное С. рассеяния равно геом. сечению шарика:

Схема, поясняющая упругое рассеяние «классической» частицы на «абсолютно твёрдом» шарике. Рассеянию на угол отвечает прицельный параметр , сечение рассеяния в телесный угол равно площади заштрихованного кольца:, т. е. дифференциальное сечение , а полное сечение упругого рассеяния равно геом. сечению шарика:. При учёте квантовых (волновых) свойств частиц сечение получается иным. В предельном случае - длина волны де Бройля частицы, р - её импульс) рассеяние сферически симметрично, а полное сечение в 4 раза больше классического: При рассеяние на конечные углы напоминает классическое, однако под очень малыми углами происходит волновое «дифракционное» рассеяние с сечением; т. о., полное сечение с учётом дифракции вдвое больше классического

При наличии неупругих процессов полное С. складывается из С. упругих и неупругих процессов. Для более детальной характеристики рассеяния вводят С. для втд. типов (каналов) неупругих реакций. Для множественных процессов важное значение имеют т. н. инклюзивные сечения, описывающие вероятность появления в данном столкновении к--л. определ. частицы или группы частиц.

Если взаимодействие между сталкивающимися частицами велико и быстро падает с увеличением расстояния, то С. по порядку величины, как правило, равно квадрату радиуса действия сил или геом. сечению системы; однако вследствие специфич. квантовомеханич. явлений С. могут весьма существенно отличаться от этих значений (напр., в случаях резонансного рассеяния и Рамзауэра эффекта).

Эксперим. измерения С. рассеяния дают сведения о структуре сталкивающихся частиц. Так, измерения угл. зависимости С. упругого рассеяния a-частиц атомами позволили открыть атомное ядро, а С. упругого рассеяния электронов нуклонами - определить радиусы нуклонов и распределение в них электрич. заряда и магн. момента (т. н. эл--магн. формфакторы ).Изучение С. глубоко неупругих процессов рассеяния лептонов на нуклонах обнаружило составляющие их «точечные» частицы достаточно малых размеров - партоны.

В квантовой теории С. равно квадрату модуля амплитуды рассеяния. Полное С. рассеяния связано с мнимой частью амплитуды упругого рассеяния на нулевой угол оптической теоремой.

Понятие С. используется также в кинетич. ур-ниях, описывающих неравновесные процессы в статистич. физике. С. С. Герштейн. СЖАТИЕ - см. Растяжение.

   <<      Предметный указатель      >>