التشتت غير المرن

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في الكيمياء والفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات ، يُعرف التشتت غير المرن بأنه عملية تتغير فيها الحالات الداخلية لجسيم أو نظام من الجسيمات بعد التصادم. غالبًا ما يعني هذا أن الطاقة الحركية للجسيم الساقط لا تُحفظ (على عكس التشتت المرن ). بالإضافة إلى ذلك، تُسمى التصادمات النسبية التي تتضمن انتقالًا من نوع جسيم إلى آخر بالتصادمات غير المرنة، حتى لو كانت للجسيمات الخارجة نفس الطاقة الحركية للجسيمات الداخلة. [ 1 ] تبدو العمليات التي تحكمها التصادمات المرنة على المستوى المجهري غير مرنة إذا لم يكن لدى مراقب على المستوى العياني سوى إمكانية الوصول إلى مجموعة فرعية من درجات الحرية. في تشتت كومبتون ، على سبيل المثال، ينقل الجسيمان المتصادمان الطاقة، مما يتسبب في فقدان الطاقة في الجسيم المقاس. [ 2 ]

الإلكترونات

عندما يكون الإلكترون هو الجسيم الساقط، فإن احتمال التشتت غير المرن، الذي يعتمد على طاقة الإلكترون الساقط، يكون عادةً أقل من احتمال التشتت المرن. لذا، في حالة حيود الإلكترونات الغازية (GED) وحيود الإلكترونات عالية الطاقة الانعكاسية (RHEED) وحيود الإلكترونات النافذة، ونظرًا لارتفاع طاقة الإلكترون الساقط، يمكن إهمال مساهمة التشتت غير المرن للإلكترونات . وقد وفر التشتت غير المرن العميق للإلكترونات من البروتونات أول دليل مباشر على وجود الكواركات .

الفوتونات

عندما يكون الفوتون هو الجسيم الساقط، تحدث عملية تشتت غير مرن تُسمى تشتت رامان . في هذه العملية، يتفاعل الفوتون الساقط مع المادة (غاز، سائل، أو صلب)، وينزاح تردده نحو الأحمر أو الأزرق. يُلاحظ الانزياح نحو الأحمر عندما ينتقل جزء من طاقة الفوتون إلى المادة المتفاعلة، حيث يُضاف إلى طاقتها الداخلية في عملية تُسمى تشتت ستوكس رامان. أما الانزياح نحو الأزرق فيُلاحظ عندما تنتقل الطاقة الداخلية للمادة إلى الفوتون؛ وتُسمى هذه العملية تشتت مضاد ستوكس رامان.

يُلاحظ التشتت غير المرن في التفاعل بين الإلكترون والفوتون. فعندما يصطدم فوتون عالي الطاقة بإلكترون حر (أو بالأحرى، مرتبط ارتباطًا ضعيفًا، إذ لا يمكن للإلكترون الحر المشاركة في التشتت غير المرن مع الفوتون) وينقل الطاقة، تُسمى هذه العملية بتشتت كومبتون. علاوة على ذلك، عندما يصطدم إلكترون ذو طاقة نسبية بفوتون في نطاق الأشعة تحت الحمراء أو الضوء المرئي، ينقل الإلكترون طاقةً إلى الفوتون. تُسمى هذه العملية بتشتت كومبتون العكسي. (بورنيكوف، كيريل، 3 يونيو 2023). "ملاحظات حول تشتت كومبتون العكسي". نشرة الفيزياء بجامعة موسكو . 78 (4): 453. arXiv : 2306.02160 . Bibcode : 2023MUPB...78..453B . doi : 10.3103/S0027134923040045 ..

النيوترونات

تخضع النيوترونات لأنواع عديدة من التشتت، بما في ذلك التشتت المرن وغير المرن. ويعتمد نوع التشتت، سواء كان مرنًا أو غير مرن، على سرعة النيوترون، سواء كانت سريعة أو حرارية أو بينهما. كما يعتمد أيضًا على النواة التي يصطدم بها ومقطعها العرضي للنيوترون . في التشتت غير المرن، يتفاعل النيوترون مع النواة، مما يُغير الطاقة الحركية للنظام. غالبًا ما يُنشط هذا التفاعل النواة، ويضعها في حالة طاقة مثارة وغير مستقرة وقصيرة الأمد، مما يدفعها إلى إطلاق نوع من الإشعاع بسرعة لإعادتها إلى حالة مستقرة أو حالة أرضية . قد تنبعث جسيمات ألفا وبيتا وجاما، بالإضافة إلى البروتونات. وقد تتسبب الجسيمات المتشتتة في هذا النوع من التفاعلات النووية في ارتداد النواة في الاتجاه المعاكس.

التصادمات الجزيئية

يُعدّ التشتت غير المرن شائعًا في التصادمات الجزيئية. أي تصادم يؤدي إلى تفاعل كيميائي يُعتبر غير مرن، ولكن يُستخدم مصطلح التشتت غير المرن حصريًا للتصادمات التي لا تُؤدي إلى تفاعلات. [ 3 ] يحدث انتقال للطاقة بين نمط الحركة الانتقالية (الطاقة الحركية) وأنماط الحركة الدورانية والاهتزازية.

إذا كانت الطاقة المنقولة صغيرة مقارنة بالطاقة الساقطة للجسيم المشتت، فإن المرء يتحدث عن التشتت شبه المرن .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ سيجل، و. (1999). الحقول (نسخة أولية). arXiv : hep-th/9912205 . Bibcode : 1999hep.th...12205S .
  2. ↑ إنكسون، بي جيه (2016). "المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM) لتوصيف المواد". توصيف المواد باستخدام طرق التقييم غير المتلف (NDE) . الصفحات 17-43 . doi : 10.1016/B978-0-08-100040-3.00002-X . ISBN  978-0-08-100040-3.
  3. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " التشتت غير المرن ". doi : 10.1351/goldbook.I03025