ЭФФЕКТИВНОЕ ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ

ЭФФЕКТИВНОЕ ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ эффективное
сечение, сечение (в физике), величина, характеризующая вероятность перехода
системы двух сталкивающихся частиц в результате их рассеяния (упругого
или неупругого) в определённое конечное состояние. Э. п. с. а равно отношению
числа dN таких переходов в единицу времени к плотности nv потока
рассеиваемых частиц, падающих на мишень, т. е. к числу частиц, проходящих
в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к их скорости
v
(п - плотность числа падающих частиц): о = dN/nv.

Схема, поясняющая упругое рассеяние
"классической" частицы на "абсолютно твёрдом" шарике. Рассеянию на угол
О = я - а отвечает параметр столкновения р = Rosin(a/2) = RoCos(v/2), а
сечение doрассеяния в телесный угол dQ = 2лsinVdV равно площади
заштрихованного кольца:

do = 2лpdp = (л/2)RsinVdV, т. е. дифференциальное сечение do/dO = Ro /4, а полное сечение
упругого рассеяния равно геометрическому сечению шарика: o =лRо . При
учёте квантовых (волновых) свойств частиц сечение получается иным.

В предельном случае X > R
(X=
h/p - длина волны де Бропяя частицы, р - её импульс, h
- постоянная Планка) рассеяние сферически симметрично, а полное сечение
в 4 раза больше классического: oг. При Л -С
R0) напоминает классическое,
однако под очень малыми углами бVЛ/Rрассеяние с сечением лRо ; т. о., полное сечение с учетом дифракции

вдвое больше классического: о =
2лRo

Таким образом, Э. п. с. имеет размерность
площади; обычно оно измеряется в см². Различным типам переходов,
наблюдаемых при рассеянии частиц, соответствуют разные Э. п. с. Упругое
рассеяние частиц характеризуют дифференциальным Э. п. с. da/dQ, равным
отношению числа частиц, упруго рассеянных в единицу времени в единицу телесного
угла, к потоку падающих частиц (dQ - элемент телесного угла), и полным
сечением а, равным интегралу дифференц. сечения, взятому по полному телесному
углу (Q = 4л стер). Для иллюстрации на рис. схематически изображён
процесс упругого рассеяния точечных "классич." частиц на шарике радиуса
Ro
с
"абсолютно жёсткой" поверхностью. Полное Э. п. с. рассеяния для этого случая
равно геометрич. сечению шарика: а = лR

При наличии неупругих процессов полное
сечение складывается из Э. п. с. упругих и неупругих процессов. Для более
детальной характеристики рассеяния вводят сечение для отд. типов (каналов)
неупругих реакций. Для множественных процессов важное значение имеют
т. н. инклюзивные сечения, описывающие вероятность появления в данном столкновении
к.-л. определённой частицы или группы частиц.

Если взаимодействие между сталкивающимися
частицами велико и быстро падает с расстоянием, то Э. п. с. по порядку
величины, как правило, равно квадрату радиуса действия сил или геометрич.
сечению системы (см. рис.); однако вследствие специфич. квантовомеханич.
явлений Э. п. с. могут существенно отличаться от этих значений (напр.,
в случаях резонансного рассеяния и Рамзауэра эффекта).

Экспериментальные измерения Э. п. с.
рассеяния дают сведения о структуре сталкивающихся частиц. Так, измерения
сечения упругого рассеяния а-частшд атомами позволили открыть атомное ядро,
а упругого рассеяния электронов протонами и нейтронами (нуклонами) - определить
радиусы нуклонов и распределение в них электрич. заряда и магнитного момента
(т. н. формфакторы). Понятие Э. п. с. используется также в статистич.
физике при построении кинетич. уравнений. С. С.Герштейн.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я