Verknadsstverrsnitt

Verknadsstverrsnitt vert nytta innan kjernefysikk og partikkelfysikk som ei nemning for sannsynet for at ein vekselverknad oppstår. Dette gjev sannsynet for at ein kjernereaksjon vil skje, eller ei statistisk skildring av partikkelspreiing. Tverrsnittet har eining areal, vanlegvis uttrykt i barn.

PartikkelspreiingEndra

 
Differensiellt tverrsnitt

For partikkelspreiing skildrar differensielt tversnitt sannsynet for å observere ein spreidd partikkel i ein gjeven kvantetilstand per eining romvinkel. Ein observerer her mengder partiklar per tidseining som blir spreidd innan ei kjegle (fluks per eining romvinkel) viss målet blir bestrålt med ei eining (fluks per eining areal). I figuren er innfallande fluks I, målet T og   er romvinkelen.

 

Og totaltverrsnittet er integralet av det differensielle tverrsnittet over heile kuleflata (romvinkel 4  steradianar):

 

Og dersom   er spreiingsretninga får ein:[1]

 

Tverrsnittet blir derfor eit mål på effektivt tverrsnitt som møter dei innkomande partiklane og vert derfor uttrykt i areal, anten i SI-einingar (m²) eller barn (1 b = 10-28m²).

KjernefysikkEndra

Innan kjernefysikk nyttar ein tverrsnittet for å skildre sannsynet for ei hending. Om ein tenkjer seg at atomkjernane er spreidd jamt utover eit plan (t.d. ein særs tynn folie) vil det vere eit spesifikt sannsyn for at ein punktforma partikkel som blir avfyrt mot planet kjem innanfor ein radius   frå ein atomkjerne. Dersom tettleiken er   kjernar per areal   er dette sannsynet   som er forholdet mellom det totale arealet som blir tatt opp av sirkelflater med radius r rundt kvar kjerne, og det totale arealet. Om ein tenkjer seg at alle partikler som treffer innanfor denne sirkelen vert stoppa, er dette verknadstverrsnittet for ein kjerne. I røyndomen er det berre eit visst sannsyn for interaksjon, men forholdet mellom mengda partiklar som kjem igjennom og det totale gjev eit tverrsnitt som skildrar sannsynet for den aktuelle interaksjonen. Typisk får ein ein reaksjonsrate mellom to partikkeltypar (1 og 2) på forma:

 

der f1 og f1 er fraksjon av partikkel 1 og 2, n er numerisk densitet, δ12 er 1 for like partiklar og 0 elles(konecker symbol) og   er ein reaktivitet som funksjon av tverrsnitt og snøggleik. Dette fordi tverrsnittet varierer med partikkelenergien (snøggleiken) samt at snøggleiken generelt ikkje er fast men vil ha ein sannsynsfordeling (t.d. Maxwell-Boltzmann for termisk energi):

     der sannsynsfordelinga for snøggleiken  

KjelderEndra

  1. Brian Martin (2006). Nuclear and Particle Physics: An Introduction. John Wiley & Sons. s. 25. ISBN 0-470-01999-9. 

BakgrunnsstoffEndra