Medición de nucleones con haces de electrones

Question

lo siento si la pregunta es demasiado elemental. A partir de: La Británica Guía para la Física de Partículas:

Los tamaños de los átomos, los núcleos, y los nucleones se miden por el disparo de un haz de electrones en un objetivo apropiado. El mayor es la energía de los electrones, más lejos se penetrar antes de ser desviado por las cargas eléctricas dentro de el átomo. Por ejemplo, una viga con una energía de unos pocos cientos de electronvoltios (eV) dispersa de los electrones en un destino átomo. La manera en la que el haz se dispersa (dispersión de electrones) puede ser estudiado para determinar la en general la distribución de los electrones atómicos.

A energías de unos pocos cientos de megaelectron voltios (MeV; 10⁶ eV), los electrones en el haz son poco afectados por atómico los electrones. En su lugar, penetran en el átomo y están dispersos por la positiva del núcleo. Por lo tanto, si un haz es disparó a la del hidrógeno líquido, cuyos átomos contienen solo los protones en sus núcleos, el patrón de los electrones dispersados revela el tamaño del protón. A energías mayores que un gigaelectron voltios (GeV; 10⁹ eV), los electrones penetran dentro de los protones y los neutrones, y su dispersión patrones revelan una estructura interna. Por lo tanto, los protones y los neutrones no son más que los átomos indivisibles. De hecho, ellos contienen partículas aún más pequeñas, llamadas quarks.

Estoy confundido por esto. Entiendo que el aumento de la velocidad de los electrones, las partículas del haz de luz puede vencer la fuerza de repulsión de la nube de electrones en un átomo. Por lo tanto la detección de tamaño del átomo, e incluso particular electrones.

Pero ¿qué sucede con haz de partículas en el rango del MeV? A altas velocidades, cuando lo hacen llegar núcleo, no la carga positiva, a continuación, atraer haz de partículas? ¿Cómo se repelen? Es lo que tienen tanta velocidad que en cerca de la señorita de un protón desviar o es algo que sucede aquí?

Lo que sucede en GeV gama? ¿Haz de electrones, las partículas pasan a través de protones para permitir la detección de los quarks?

O es que hay sucediendo algo completamente diferente^TM, al igual que el total aniquilación de partículas chocan y la recreación de las partículas de energía.

Gracias por su tiempo...

Answer 1

Buena pregunta!

Para entender lo que sucede considerar la analogía de disparar pelotas de tenis en un planeta. Las pelotas de tenis son atraídos por la gravedad del planeta, por lo que si el fuego de las pelotas de tenis lentamente (específicamente en menor que la velocidad de escape) que va a golpear el planeta o, posiblemente, terminar orbitando a su alrededor. Sin embargo, supongamos que usted está disparando a las bolas de tenis y mucho más rápido que la velocidad de escape. Si la pelota de tenis pierde el planeta por un amplio margen, a continuación, no ocurre gran cosa. Si la pelota de tenis roza el planeta, entonces la dirección se puede cambiar por la gravedad del planeta, pero va a llevar sobre el pasado del planeta. Si la pelota de tenis se dirige directamente hacia el planeta llegará a la superficie, sino porque tiene mucho más que la velocidad de escape es rebote, es decir que se va a esparcir por un gran ángulo. Así que mirando a la dispersión de los ángulos de las pelotas de tenis se puede decir lo grande que es el planeta.

Lo mismo sucede cuando el fuego de electrones de los protones. La energía de enlace de un átomo de hidrógeno es sólo acerca de 20eV, por lo que incluso baja energía de haces de electrones no formar átomos de hidrógeno. En lugar de que los electrones rebotan y mirando a la distribución de los ángulos de dispersión usted puede conseguir un tamaño efectivo de los protones. Sin embargo las cosas son más complicadas que la pelota de tenis/planeta analogía debido a que a altas energías de los electrones pueden reaccionar para producir otras partículas. No obstante, es posible extraer un protón tamaño del objeto de algunos modelos matemáticos.

Una vez que la longitud de onda de de Broglie de los electrones es mucho menor que el tamaño del protón, el electrón ya no interactúa con el protón como un todo. En su lugar comienza la dispersión de los quarks (real y virtual) dentro del protón. De nuevo, te ves en la dispersión de los ángulos para obtener una idea de los quarks tamaño, pero de momento a altas energías, podemos generar los quarks todavía parecen estar pointlike.