سطح مقطع
دانشنامه عمومی
سطح مقطع (فیزیک). زمانی که دو ذره برهمکنش می کنند سطح مقطع متقابل، منطقه ای نسبت به حرکت نسبی آنهاست که ذرات باید به این منطقه برسند تا از یکدیگر پراکنده شوند. اگر ذرات کرهِ سختِ ناکشسان باشند تعامل آنها تنها در تماس خواهد بود پس سطح مقطع آنها به اندازه هندسیشان مرتبط است. اگر ذرات از طریق نیروهایی که از فواصل نیز عمل می کنند مانند الکترومغناطیس یا جاذبه با یکدیگر برهمکنش داشته باشند، سطح مقطع آنها بزرگتر از اندازه هندسیشان خواهد بود. هنگامی که سطح مقطع به عنوان تابعی از برخی از متغیرهای وضعیت نهایی مانند زاویه ذرات یا انرژی آنها مشخص شود به آن سطح مقطع دیفرانسیلی می گویند. وقتی که یک سطح مقطع دیفرانسیلی در تمام زوایا ( و احتمالاً سایر متغیرها ) انتگرال گرفته شود به آن سطح مقطع کل می گویند. سطح مقطع به طور معمول با σ ( سیگما ) مشخص و در واحد مساحت اندازه گیری می شود
سطح مقطع پراکندگی می تواند در فیزیک هسته ای، اتمی و فیزیک ذرات و برای برخورد شتاب دار پرتوهایی از ذرات با اهداف ( ثابت یا متحرک ) یا نوع دیگری از ذرات تعریف شود. احتمال وقوع هر واکنشی نسبت به سطح مقطع برخورد آن تعریف می شود؛ بنابراین، تعیین سطح مقطع برای هر واکنش داده شده است یک نماینده برای بیان احتمال وقوع فرایند پراکندگی مربوط به آن واکنش است.
اندازه گیری سرعت واکنش یک فرایند داده شده به شدت متغیرهای تجربی مانند تراکم مواد هدف، شدت پرتو، بهره وری دستگاه تشخیص و زاویه دستگاه تشخیص بستگی دارد. اگرچه این مقادیر می تواند در نظر گرفته شود و نهایتاً سطح مقطع برخورد دو ذره را بدهد.
سطح مقطع پراکندگی دیفرانسیل و کلی از مهم ترین مقادیر قابل اندازه گیری در فیزیک هسته ای اتمی و فیزیک ذرات است.
در یک گاز با ابعاد متناهی بین ذرات برخورد وجود دارد که به اندازه سطح مقطع برخورد آنها مرتبط است. متوسط فاصله ای که یک ذره بین برخوردها حرکت می کند به چگالی ذرات گاز بستگی دارد. این مقادیر از طریق فرمول زیر مرتبطند
که در آن
اگر این ذرات در گازی باشند که می تواند به شکل کره سخت با شعاع r و فقط از طریق برخورد مستقیم برهمکنش داشته باشند. سپس مقطع مؤثر برای برخورد یک جفت ذره این فرمول است
اگر این ذرات در گاز با یک نیروی با محدوده بزرگتر از اندازه فیزیکی خود برهمکنش داشته باشند، سطح مقطع به طور مؤثر بزرگتر است و به متغیرهای دیگری مانند انرژی ذرات بستگی دارد.
