Серпілісті шашырау: энергия сақталуы жоқ соқтығысулар. Бөлшектердің ішкі күйіндегі өзгерістер, кинетикалық энергияның жоғалуы, Compton шашырауы туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кинетикалық энергиясы сақталмайтын бөлшектердің шашырауы
Particle scattering in which kinetic energy is not conserved
Химияда, ядролық физикада және бөлшектер физикасында, инеластикалық шашырау – бұл соқтығысудан кейін бөлшектің немесе бөлшектер жүйесінің ішкі күйі өзгеретін процесс. Көбінесе, бұл кіріп келетін бөлшектің кинетикалық энергиясы сақталмайды дегенді білдіреді (эластикалық шашыраудан өзгеше). Сонымен қатар, бір типті бөлшектен екіншісіне өтуді қамтитын релятивистік соқтығыстар, тіпті шығатын бөлшектердің кіретін бөлшектермен бірдей кинетикалық энергиясы болса да, инеластикалық деп аталады. Микроскопиялық деңгейде эластикалық соқтығысулармен басқарылатын процестер, егер макроскопиялық бақылаушы бос күйлердің шектеулі жиынтығына ғана қол жеткізе алса, инеластикалық болып көрінеді. Мысалы, Комптон шашырауында соқтығысуға қатысқан екі бөлшек энергияны бөліседі, нәтижесінде өлшенген бөлшекте энергия жоғалуына әкеледі.
In chemistry, nuclear physics, and particle physics, inelastic scattering is a process in which the internal states of a particle or a system of particles changes after a collision. Often, this means the kinetic energy of the incident particle is not conserved (in contrast to elastic scattering). Additionally, relativistic collisions which involve a transition from one type of particle to another are referred to as inelastic even if the outgoing particles have the same kinetic energy as the incoming ones. Processes which are governed by elastic collisions at a microscopic level will appear to be inelastic if a macroscopic observer only has access to a subset of the degrees of freedom. In Compton scattering for instance, the two particles in the collision transfer energy causing a loss of energy in the measured particle.
Электрондар
Электрон түсетін бөлшек болғанда, кіретін электронның энергиясына байланысты, серпімді емес шашырау ықтималдығы, көбінесе серпімді шашырау ықтималдығынан төмен болады. Сондықтан газды электрондық дифракция (GED), жоғары энергиялы электрондық дифракция (RHEED) және трансляциялық электрондық дифракция жағдайында, кіретін электронның энергиясы жоғары болғандықтан, серпімді емес электрондық шашыраудың үлесін ескермеуге болады. Протоннан электронның терең серпімді емес шашырауы кварктардың бар екеніне алғашқы тікелей дәлел берді.
When an electron is the incident particle, the probability of inelastic scattering, depending on the energy of the incident electron, is usually smaller than that of elastic scattering. Thus in the case of gas electron diffraction (GED), reflection high energy electron diffraction (RHEED), and transmission electron diffraction, because the energy of the incident electron is high, the contribution of inelastic electron scattering can be ignored. Deep inelastic scattering of electrons from protons provided the first direct evidence for the existence of quarks.
Фотондар
Фотон оқиғалы бөлшек болған кезде, Раман шашырауы деп аталатын инеластикалық шашырау процесі болады. Бұл шашырау процесінде, түсетін фотон затпен (газ, сұйық және қатты) өзара әрекеттеседі және фотонның жиілігі қызыл немесе көк түске қарай ығысады. Фотoнның энергиясының бір бөлігі өзара әрекеттесетін затқа берілгенде қызыл ығысу байқалады, ол заттың ішкі энергиясын арттырады және бұл процесс Стокс-Раман шашырауы деп аталады. Заттың ішкі энергиясы фотонға берілгенде көк ығысу байқалады; бұл процесс анти-Стокс-Раман шашырауы деп аталады. Инеластикалық шашырау электрон мен фотонның өзара әрекеттесуінде көрінеді. Жоғары энергиялы фотон еркін электронмен (дәлірек айтқанда, әлсіз байланыста, себебі еркін электрон фотонмен инеластикалық шашырауға қатыса алмайды) соқтығысып, энергияны бергенде, бұл процесс Комптон шашырауы деп аталады. Сонымен қатар, релятивистік энергиясы бар электрон инфрақызыл немесе көрінетін фотонмен соқтығысқанда, электрон фотонға энергия береді. Бұл процесс кері Комптон шашырауы деп аталады.
When a photon is the incident particle, there is an inelastic scattering process called Raman scattering. In this scattering process, the incident photon interacts with matter (gas, liquid, and solid) and the frequency of the photon is shifted towards red or blue. A red shift can be observed when part of the energy of the photon is transferred to the interacting matter, where it adds to its internal energy in a process called Stokes Raman scattering. The blue shift can be observed when internal energy of the matter is transferred to the photon; this process is called anti Stokes Raman scattering. Inelastic scattering is seen in the interaction between an electron and a photon. When a high energy photon collides with a free electron (more precisely, weakly bound since a free electron cannot participate in inelastic scattering with a photon) and transfers energy, the process is called Compton scattering. Furthermore, when an electron with relativistic energy collides with an infrared or visible photon, the electron gives energy to the photon. This process is called inverse Compton scattering.
Нейтрондар
Нейтрондар таралудың көптеген түрлеріне ұшырайды, соның ішінде серпімді және серпімді емес таралулар. Серпімді немесе серпімді емес шашырау нейтронның жылдамдығына – жылдам немесе жылулық, немесе олардың арасындағы мәнге байланысты. Бұл сондай-ақ, нейтрон соққан ядроның түріне және оның нейтрондық қимасына да байланысты. Серпімді емес шашырауда нейтрон ядромен әрекеттеседі және жүйенің кинетикалық энергиясы өзгереді. Бұл көбінесе ядроны белсендіріп, оны қозған, тұрақсыз, қысқа өмір сүретін энергия күйіне түсіреді, бұл оның тұрақты немесе негізгі күйге оралуы үшін бір түрлі сәулеленуді тез шығаруына себеп болады. Альфа, бета, гамма және протондар шығарылуы мүмкін. Осы типтегі ядролық реакцияда шашыраған бөлшектер ядроның кері бағытта қозғалуына әкелуі мүмкін.
Neutrons undergo many types of scattering, including both elastic and inelastic scattering. Whether elastic or inelastic scatter occurs is dependent on the speed of the neutron, whether fast or thermal, or somewhere in between. It is also dependent on the nucleus it strikes and its neutron cross section. In inelastic scattering, the neutron interacts with the nucleus and the kinetic energy of the system is changed. This often activates the nucleus, putting it into an excited, unstable, short lived energy state which causes it to quickly emit some kind of radiation to bring it back down to a stable or ground state. Alpha, beta, gamma, and protons may be emitted. Particles scattered in this type of nuclear reaction may cause the nucleus to recoil in the other direction.
Молекулалық соққылар
Молекулалық соқтығыстарда серпімелі емес шашырау жиі кездеседі. Химиялық реакцияға алып келетін кез келген соқтығысу серпімелі емес болады, бірақ серпімелі емес шашырау термині реакцияға алып келмейтін соқтығысулар үшін ғана қолданылады. Аудармалық қозғалыс (кинетикалық энергия) және айналу және дірілдеу түрлері арасында энергия алмасу жүзеге асады. Егер ауысқан энергия шашыраған бөлшектің бастапқы энергиясына қарағанда аз болса, онда квазисерпімелі шашырау туралы айтылады.
Inelastic scattering is common in molecular collisions. Any collision which leads to a chemical reaction will be inelastic, but the term inelastic scattering is reserved for those collisions which do not result in reactions. There is a transfer of energy between the translational mode (kinetic energy) and rotational and vibrational modes. If the transferred energy is small compared to the incident energy of the scattered particle, one speaks of quasielastic scattering.