Coherente de dispersión de neutrones

Question

Se dice que los neutrones tienen una pequeña dispersión de los ángulos en el caso de la goma de dispersión coherente. Tengo algunas consultas con respecto a la misma.

1. ¿Por qué se llaman coherente? Quiero decir, podemos decir que para la coherencia de la dispersión, no necesita ser una absorción y re-radiación por los núcleos atómicos (como en el caso de los fotones dispersados por los núcleos). Qué significa que el neutrón es absorbida por el núcleo atómico y, a continuación, de nuevo es re-irradiada?

2. ¿Por qué se llaman dispersión de ángulo pequeño?

He adjuntado esta diapositiva (http://meetings.chess.cornell.edu/ACABioSAS/TrackA/SAXSandSANS-Biospecifics_Trewhella_ACA_2015fin.pdf). Lo que no entiendo es que, desde el núcleo es mucho más grande que la de neutrones, clásicamente, el neutrón puede incluso recuperarse después de la colisión, y por lo tanto el ángulo de dispersión sería muy grande. Entonces, ¿cómo podemos explicar el escaso ángulo de dispersión?

Answer 1

Cuando estamos hablando de dispersión de neutrones estamos en la mecánica cuántica régimen. La dispersión de crossection lo ideal es completamente definida si conocemos la función de onda del problema "de neutrones +Masa ---> de neutrones +Masa", tanto para la elásticas y de dispersión inelástica.

Dispersión inelástica significa que el neutrón transfiere parte de su energía por golpear a un núcleo , mientras que la elástica significa que no se pierde energía, sino que sólo cambia de dirección. Esto se explica en el enlace que me has dado.

Lo que no entiendo es que, desde el núcleo es mucho más grande que la de neutrones, clásicamente, el neutrón puede incluso recuperarse después de la colisión, y por lo tanto el ángulo de dispersión sería muy grande.

Para un pequeño porcentaje de dispersión elástica, dependiendo de la energía y el tipo de masa en la que los neutrones de dispersión, hay una probabilidad de dispersión hacia atrás, ver aquí , por ejemplo. Para la instalación descrita en el enlace que te dan, el pequeño ángulo de dispersiones elásticas son elegidos debido a que las fases son conocidas (coherente) , por lo que no puede haber una superposición de los neutrones de las funciones de onda . La sección transversal es el conjugado complejo cuadrado de la función de onda y por lo tanto la interferencia puede aparecer.

Entonces, ¿cómo podemos explicar el escaso ángulo de dispersión?

Es la elección para el estudio en la mano, pequeños ángulos de dispersión útil en los patrones de interferencia, y también son más probables en la mecánica cuántica probabilidad de estimación. El inelástica dispersa de los neutrones en los núcleos (interacción fuerte, no electromagnéticos) contribuir ruido. Los elásticos, mantener las fases y puede transferir información útil.

Answer 2

Además de la respuesta de anna v, me gustaría aclarar algunos puntos de su pregunta. Supongamos que la interacción que describe la dispersión de neutrones en el asunto (es decir, los núcleos atómicos). Independientemente del tipo de las interacciones (te voy a contar acerca de ellos a continuación), que se caracteriza por la cantidad de $q^{2} = q_{\mu}q^{\mu}$ donde $q_{\mu}$ es el 4-impulso transferido de los neutrones con la materia. Como se discute aquí, $q^{2}$ está íntimamente relacionada con la distancia $r$ de la interacción; es decir $q^{2}\simeq r^{-2}$.

En general, se debe tener en cuenta todos los posibles valores de $q^{2}$. Mientras $r \gg r_{n}$ donde $r_{n}$ es el neutrón radio, el neutrón puede ser interpretado como el punto-como partícula, y la dispersión es normalmente elástica, lo que es equivalente, $r \gg r_{n}$ significa que $q^{2} \ll r_{n}^{-2}$. En el centro de masa de marco (CM), $$ \tag 1 q^{2} = -4|\mathbf p_{\text{CM}}|^{2}\sin^{2}\left(\frac{\theta_{\text{CM}}}{2}\right), $$ donde $|\mathbf p_{\text{CM}}|$ es el neutrón 3-impulso en la CM marco, mientras que $\theta_{\text{CM}}$ es el CM ángulo de dispersión. De $(1)$ puede ver que la pequeñez de $q^{2}$ significa que, de fijo,$|\mathbf p_{\text{CM}}|$, la pequeñez de $\theta_{\text{CM}}$; la más $|\mathbf p_{\text{CM}}|$, menos $\theta_{\text{CM}}$ debe ser en orden de $q^{2}$ a de ser pequeño. Pero la pequeñez de $\theta_{\text{CM}}$ simplemente significa que los esparcidos de neutrones se mueve casi en la misma dirección que la entrante. Esto es lo que se llama la dispersión coherente.

Ahora vamos a hablar brevemente acerca de los tipos de interacciones. El neutrón interactúa con la materia a través de la emisión de la interacción de los transportistas, que dependiendo del valor de $q^{2}$ puede ser fotones, $W,Z$-bosones, los gluones, pions y otros; el neutrón no tiene que ser absorbida y re-irradiada con el fin de interactuar. Los transportistas todo puede ser clasificado como fuerte, débil y electromagnética, la interacción de los transportistas. En dependencia del tipo de la interacción entre el neutrón y la materia, la contribución dominante en la dispersión total de la sección transversal está dada por diferentes valores de $q^{2}$. El fuerte y el débil interacciones se caracterizan típicamente por un gran $q^{2}$ normalmente más grandes que $r_{n}^{-2}$, mientras que la interacción electromagnética domina para las pequeñas $q^{2}$; es por eso que llamamos a distancia la interacción. El último cualitativamente se explica la existencia de pequeños ángulos de dispersión de la interacción.