Care este secțiunea transversală a procesului
Atunci când o particulă rapidă lovește o particulă țintă, pentru ca o coliziune să aibă loc, ea trebuie să zboare în apropierea suficientă de țintă, adică trebuie să cadă într-o anumită secțiune transversală. Această zonă transversală este numită în fizică secțiunea transversală efectivă a procesului (secțiunea transversală a coliziunii, secțiunea transversală a reacției și așa mai departe).
În mecanica clasică (de exemplu, în împrăștierea particulelor de punct pe ținte de o anumită dimensiune), secțiunea transversală efectivă este pur și simplu aria geometrică a secțiunii transversale a țintei. În mecanica cuantică, situația se schimbă, în primul rând, datorită naturii undelor particulelor și, în al doilea rând, deoarece particulele sunt de obicei "translucide" unul altuia (depinde de tipul de interacțiune dintre particule). Prin urmare, secțiunea transversală efectivă a procesului diferă de secțiunea geometrică.
Ilustrația arată schematic modul în care protonul "arată" din punctul de vedere al particulelor incidente: al doilea proton, fotonul sau neutrinul. Protonul incitant simte un întreg cuarc și nor de gluon al protonului țintă, prin urmare, secțiunea transversală de proton-proton de coliziune este de aceeași ordine ca și secțiunea geometrică a protonului. Fotonul simte numai distribuția de quark și, în plus, forța interacțiunii electromagnetice este mai mică decât cea a celui puternic. Ca rezultat, protonul fotonului pare translucid, iar secțiunea eficace este semnificativ mai mică. În cele din urmă, neutrinul nu simte înșiși acești quarks, ci un nor mic de bozoni virtuali W și Z în jurul lor. Din acest motiv, protonul pare aproape transparent pentru neutrino, iar secțiunea efectivă a dispersiei neutrinilor pe proton este foarte mică.
Cu toate acestea, în fizica nucleară există exemple în care secțiunea efectivă a procesului este mult mai mare decât secțiunea geometrică a nucleului. De exemplu, secțiunea transversală pentru captarea unui neutron lent de către miezul bor-10 depășește secțiunea geometrică a nucleului cu zeci de mii de ori. O secțiune transversală mare pentru captarea de bor de acest izotop este utilizată în terapia de captare a neutronilor de bor sub formă de tumori de cancer.
Informații mai detaliate despre aranjamentul intern al particulelor pot fi obținute prin utilizarea secțiunii transversale a procesului. Secțiunea transversală diferențială este, în mod condițional, locul în care trebuie să cadă, astfel încât particulele produse să scape într-un anumit unghi față de axa de coliziune sau cu un anumit impuls transversal.
Unități de măsură
Secțiunea (marcată cu litera σ), ca orice suprafață, este măsurată în metri pătrați. Pentru a exprima secțiunile transversale pentru coliziuni de particule elementare, se utilizează o unitate mai convenabilă, hambar (b). 1 b = 10 -24 cm 2 = 10 -28 m 2. În aceste unități 1 fm 2 (1 femtometru pătrat, adică (1 × 10 -15 m) 2) este egal cu 10 millibari (10 mb). Cu cât secțiunea transversală este mai mică, cu atât mai puține se întâmplă. Cele mai rare procese înregistrate la colizori au o secțiune transversală a picobarilor (1 pb = 10-12 b). Secțiunea transversală a neutrinelor solare este de ordinul a 10 -21 -10 -18 b, în funcție de energia neutrinului.
Citirea ulterioară:
Trimiteți-le prietenilor: