Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Рассеивание частиц, при котором кинетическая энергия не сохраняется.
Particle scattering in which kinetic energy is not conserved
В химии, ядерной физике и физике частиц, неэластичное рассеивание — это процесс, в котором внутреннее состояние частицы или системы частиц изменяется после столкновения. Как правило, это означает, что кинетическая энергия падающей частицы не сохраняется (в отличие от упругого рассеивания). Кроме того, релятивистские столкновения, включающие переход одного типа частицы в другой, также считаются неэластичными, даже если кинетическая энергия вылетающих частиц равна кинетической энергии входящих частиц. Процессы, определяемые упругими столкновениями на микроскопическом уровне, могут казаться неэластичными для макроскопического наблюдателя, имеющего доступ лишь к части степеней свободы. Например, при рассеянии Комптона две частицы обмениваются энергией, что приводит к потере энергии в измеренной частице.
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.
Электроны
Когда электрон является первичной частицей, вероятность неэластичного рассеяния, зависящая от энергии первичного электрона, как правило, меньше вероятности эластичного рассеяния. Таким образом, в методах газовой электронной дифракции (GED), дифракции отражённых высокоэнергетических электронов (RHEED) и просвечивающей электронной дифракции, поскольку энергия первичного электрона высока, вкладом неэластичного рассеяния электронов можно пренебречь. Глубокое неэластичное рассеяние электронов на протонах предоставило первое прямое доказательство существования кварков.
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.
Фотоны
Когда фотоном является падающая частица, происходит неэластичный процесс рассеяния, называемый рассеянием Рамана. В этом процессе рассеяния падающий фотон взаимодействует с веществом (газом, жидкостью или твердым телом), и частота фотона смещается в красную или синюю область спектра. Красное смещение наблюдается, когда часть энергии фотона передается взаимодействующему веществу, увеличивая его внутреннюю энергию в процессе, называемом стоксовским рассеянием Рамана. Синее смещение наблюдается, когда внутренняя энергия вещества передается фотону; этот процесс называется антистоксовским рассеянием Рамана. Неэластичное рассеяние наблюдается при взаимодействии электрона и фотона. Когда высокоэнергетический фотон сталкивается со свободным электроном (точнее, слабо связанным, так как свободный электрон не может участвовать в неэластичном рассеянии с фотоном) и передает ему энергию, этот процесс называется рассеянием Комптона. Более того, когда электрон, обладающий релятивистской энергией, сталкивается с инфракрасным или видимым фотоном, он передает энергию фотону. Этот процесс называется обратным рассеянием Комптона.
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.
Нейтроны
Нейтроны подвергаются различным типам рассеяния, включая как упругое, так и неупругое рассеяние. То, произойдет ли упругое или неупругое рассеяние, зависит от скорости нейтрона – быстрый он, тепловой или промежуточный. Это также зависит от ядра, с которым он сталкивается, и его сечения рассеяния нейтронами. При неупругом рассеянии нейтрон взаимодействует с ядром, и кинетическая энергия системы изменяется. Это часто приводит к возбуждению ядра, переводя его в возбужденное, нестабильное, кратковременное энергетическое состояние, что заставляет его быстро испускать какое-либо излучение для возвращения в стабильное или основное состояние. Могут испускаться альфа-, бета-, гамма-частицы и протоны. Частицы, рассеянные в ходе этой ядерной реакции, могут вызвать отдачу ядра в противоположном направлении.
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.
Молекулярные столкновения
Неэластичное рассеяние часто встречается при молекулярных столкновениях. Любое столкновение, приводящее к химической реакции, является неэластичным, однако термин "неэластичное рассеяние" применяется к столкновениям, не вызывающим химических реакций. При этом происходит обмен энергией между поступательной (кинетической) энергией и вращательными и колебательными модами. Если переданная энергия незначительна по сравнению с энергией падающей частицы, говорят о квазиупругом рассеянии.
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.