Cómo trabajar con la dispersión de partículas y las ecuaciones de sección transversal

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Por Steven Holzner

Los físicos cuánticos utilizan grandes aceleradores de partículas para descubrir más sobre la dispersión de partículas a nivel subatómico. Se puede pensar en un experimento de dispersión en términos de partículas dentro y fuera. La siguiente figura muestra un ejemplo donde las partículas están siendo enviadas en una corriente desde la izquierda e interactuando con un objetivo; la mayoría de ellas continúan sin dispersarse, pero algunas partículas interactúan con el objetivo y se dispersan.

Dispersión desde un objetivo.

Aquellas partículas que sí se dispersan lo hacen en un ángulo particular en tres dimensiones – es decir, usted da el ángulo de dispersión como un ángulo sólido,

El número de partículas dispersas en una zona específica

es proporcional a una cantidad muy importante en la teoría de la dispersión: la sección transversal diferencial.

La sección transversal diferencial viene dada por

y es una medida del número de partículas por segundo dispersas en

por flujo entrante. El flujo incidente, J (también llamado densidad de corriente), es el número de partículas incidentes por unidad de área por unidad de tiempo. Así que

La sección transversal diferencial

tiene las dimensiones de área, por lo que es apropiado llamarla sección transversal. La sección transversal es algo así como el tamaño de la diana cuando se trata de dispersar las partículas incidentes a través de un ángulo sólido específico.

La sección transversal diferencial es la sección transversal para la dispersión a un ángulo sólido específico. La sección transversal total,

es la sección transversal para la dispersión de cualquier tipo, a través de cualquier ángulo. Por lo tanto, si la sección transversal diferencial para la dispersión a un ángulo sólido en particular es como la diana, la sección transversal total corresponde a todo el objetivo.

Puede relacionar la sección transversal total con la sección transversal diferencial integrando lo siguiente:

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