Streu-Experimente
- Der totale Wirkungsquerschnitt stot
Der
Wirkungsquerschnitt, bezieht sich auf die geometrische Form eines
Targets bzw. die "Form" seines Wechselwirkungspotentials. So entspricht
z.B. die geometrische Form
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des Protons in etwa seiner Ladungsverteilung.
Der Begriff "geometrische Form" ist bei so kleinen Teilchen nicht sehr
aussagekräftig.
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Es
gibt Experimente, z.B. Elektron-Proton-Kollisionen, bei denen nicht
nur eine Art von Wechselwirkung auftritt, sondern mehrere. So können bei einer e-p-Kollision
neben der elektromagnetischen auch starke und schwache Wechselwirkungen stattfinden.
Man
kann nun z.B. elastische und inelastisch Reaktionen getrennt betrachten
und für die einzelnen Reaktionen auch einzelne Wirkungsquerschnitte
festlegen, z.B. selastisch
und sinelastisch.
"Elastisch"
bedeutet, dass sowohl vor als auch nach dem Stoß dieselben Stoßpartner vorhanden sind,
also keine neuen Teilchen erzeugt werden. Im Fall
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(tief-)inelastischer
Streuung werden neue Teilchen erzeugt oder es treten angeregte Teilchenzuständeauf, z.B. beim "Ankicken" eines
Quarks mit anschließender Jet-Bildung (siehe obige symbolische Abb.) bei einer hochenergetischen
e-p-Kollision.
Man beachte hierbei, dass bei einem Experiment sowohl elastische als auch inelastische Reaktionen auftreten.
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Interessiert man sich nicht für die einzelnen
Reaktionen, sondern will ein Maß für die Wahrscheinlichkeit dafür angeben,
dass irgendeine
Reaktion eintritt, so addiert man
die Wirkungsquerschnitte aller Einzelreaktionen. Man bezeichnet diese Summe
als totalen Wirkungsquerschnitt stotal
= stot.
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Ein
Beispiel wäre stot
= selastisch
+ sinelastisch.
Definiert
wird der totale Wirkungsquerschnitt
stotal
auf
die gleiche Weise wie der Wirkungsquerschnitt:
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in
Worten:
Die Interpretation
dieser Formel entspricht der des Wirkungsquerschnitts, mit dem Unterschied,
dass sich stot
auf alle
möglichen Reaktionen bezieht.
Für
die Streuung von Elektronen an Protonen bei einer Elektronenenergie von
100 GeV wird ein bestimmter totaler Wirkungsquerschnitt gemessen. Bei gleicher
Energie wird nun die
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Strahlteilchenrate
verdoppelt.
Welches
Ergebnis erwartest du aufgrund obiger Formel für
stot?
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Antwort(en) aus:
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