Эффективное поперечное сечение

Эффективное поперечное сечение

Эффективное поперечное сечение — это физическая величина, характеризующая вероятность перехода системы двух взаимодействующих частиц в определённое конечное состояние. Эффективное поперечное сечение определяется как отношение числа взаимодействий dN с заданными параметрами в единицу времени к плотности потока частиц j, падающих на мишень:

d\sigma = \frac{dN}{j}

Эффективное поперечное сечение имеет размерность площади.

Наглядно эту величину можно представить как условную сумму поперечных сечений частиц из которых состоит мишень. При облучении этой мишени равномерным потоком, частицы, составляющие поток, должны попасть в это поперечное сечение. Частицы, которые «промахнутся» — не примут участия в рассматриваемом канале взаимодействия.

Содержание

Рассеяние пучков частиц

В часто встречающемся случае упругого рассеяния пучка частиц, движущихся с одинаковой скоростью, на некотором центре, используется дифференциальное эффективное поперечное сечение ({d \sigma/d \Omega}), характеризующее вероятность рассеяния в определённый телесный угол (d \Omega). Оно равно отношению числа частиц, рассеянных в единицу времени в единицу телесного угла, к плотности потока падающих частиц. Интегрирование по полному телесному углу даёт полное поперечное сечение, для рассеяния на любые углы:

\sigma=\int d\Omega {d \sigma \over d \Omega}

При наличии неупругих взаимодействий полное сечение складывается из сечения для упругих и неупругих рассеяний. Для каждого типа (канала) неупругих взаимодействий может быть введено отдельное эффективное сечение.

Ядерная физика

Эффективное поперечное сечение широко используется в ядерной и нейтронной физике для выражения вероятности протекания определённой ядерной реакции при столкновении двух частиц.

Типичный радиус атомного ядра составляет порядка 10−12 см, то есть поперечное сечение ядра — порядка 10−24 см². Можно ожидать, что сечения взаимодействий частиц с ядром должны иметь примерно такую величину. Она получила своё собственное наименование — барн, — и обычно используется как единица измерения сечения ядерных реакций. Однако, на самом деле, сечения реакций могут изменяться в очень широких пределах.

Если радиус ядра больше, чем длина волны де Бройля налетающей частицы (большие энергии), то максимальное сечение определяется геометрическими размерами ядра (πR²). В области малых энергий максимальное сечение определяется, наоборот, длиной волны де Бройля. Реальные значения сечений могут быть намного меньше максимальных, они зависят от энергии налетающих частиц, типа реакции, ориентации спинов частиц и т. п.

Нейтронные сечения ядер некоторых элементов в области тепловых и быстрых нейтронов

Элемент нейтронное сечение, барн
поглощения рассеяния
тепловые нейтроны быстрые нейтроны тепловые нейтроны быстрые нейтроны
C 0,0034 0,0001 4,75 0,619
Na 0,515 0,002 4 0,437
Fe 2,55 0,010 10,9 0,85
Zr 0,185 0,023 6,40 0,97
238U 2,7 0,331 8,9 0,664

Ссылки



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Эффективное поперечное сечение" в других словарях:

  • Эффективное поперечное сечение —         эффективное сечение, сечение (в физике), величина, характеризующая вероятность перехода системы двух сталкивающихся частиц в результате их рассеяния (упругого или неупругого) в определённое конечное состояние. Э. п. с. σ равно отношению… …   Большая советская энциклопедия

  • Поперечное сечение — Сечение: В математике Коническое сечение  кривая, которая может быть получена пересечением плоскости и конуса Сечение расслоения Эффективное поперечное сечение в физике, величина, характеризующая вероятность взаимодействия двух частиц Поперечное… …   Википедия

  • Эффективное сечение молекулы — Площадь сечения сферы ограждения молекулы по большому кругу. Обозначается буквой σ(сигма). В термодинамике часто рассматривается модель, где двигается одна молекула(пробная молекула), а остальные(полевые молекулы) неподвижны. Если пользоватся… …   Википедия

  • Сечение — …   Википедия

  • Газокинетическое эффективное сечение молекулы — Площадь сечения сферы ограждения молекулы по большому кругу. Обозначается буквой σ(сигма). В термодинамике часто рассматривается модель, где двигается одна молекула (пробная молекула), а остальные (полевые молекулы)  неподвижны. Если… …   Википедия

  • Ядерные реакции —         превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами, γ квантами или друг с другом. Для осуществления Я. р. необходимо сближение частиц (двух ядер, ядра и нуклона и т. д.) на расстояние Ядерные реакции 10 13 см. Энергия… …   Большая советская энциклопедия

  • Сильные взаимодействия —         одно из основных фундаментальных (элементарных) взаимодействий природы (наряду с электромагнитным, гравитационным и слабым взаимодействиями). Частицы, участвующие в С. в., называются адронами, в отличие от Фотона и лептонов (См. Лептоны)… …   Большая советская энциклопедия

  • Плутоний — 94 Нептуний ← Плутоний → Америций Sm ↑ Pu …   Википедия

  • Барн — (сокращение: б, бн)  в ядерной физике единица для измерения эффективного сечения ядерных реакций, а также квадрапольного момента. Имеет размерность площади, 1 барн численно равен 10−28 м² = 10−24 cм² = 100 фм² (примерный… …   Википедия

  • Плазма — (от греч. plásma вылепленное, оформленное)         частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. При достаточно сильном нагревании любое вещество испаряется, превращаясь… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»