Oosthoek Encyclopedie

Oosthoek's Uitgevers Mij. N.V (1916-1925)

Gepubliceerd op 31-01-2022

Verstrooiing

betekenis & definitie

v. (-en),

1. het verstrooien, verspreiding;
2. (natuurkunde), (ook: diffractie, scattering), het optreden van een veelzijdige richtingsverandering als een bundel golven of deeltjes een hindernis passeert;
3. het zich-verstrooien, het uiteengaan;
4. het verstrooid-zijn;
5. afdwaling van de geest;
6. afleiding, ontspanning: zoeken.

Verstrooiing van licht. Treft licht een deeltje waarvan de brekingsindex anders is dan die van zijn omgeving, dan wordt het licht verstrooid. Er treedt nl. buiging en reflectie op, de richting waarin dit geschiedt is afhankelijk van de stand van het deeltje; zijn er vele deeltjes dan zal het licht in vele richtingen verstrooid worden. Voor deeltjes die kleiner zijn dan de golflengte van het licht, is de intensiteit van het verstrooide licht omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte (Rayleigh-verstrooiing). Bij grotere deeltjes is de golflengte-afhankelijkheid veel minder (zgn. Tyndall-verstrooiing). De blauwe hemelkleur wordt veroorzaakt door Rayleigh-verstrooiing van het zonlicht aan dichtheidsfluctuaties in de atmosfeer.

De verstrooiing van licht aan deeltjes kan ook beschreven worden als een inelastische botsing van een foton met dat deeltje, o.a. het comptoneffect kan zo verklaard worden.

Verstrooiing van deeltjes. Men bestudeert de verstrooiing door een trefplaatje te beschieten met een bundel deeltjes. In eerste benadering veronderstelt men dat er alleen botsingen optreden waarbij slechts twee deeltjes betrokken zijn. Kent men de wisselwerking tussen de botsende deeltjes, dan is in beginsel de verstrooiing te berekenen. In de fysica van de elementaire deeltjes is de wisselwerking meestal nog onbekend. In dat geval kan men met verstrooiingsexperimenten iets te weten komen over deze wisselwerking.

Men onderscheidt elastische en inelastische verstrooiing. Bij de elastische treden in beginen eindtoestand dezelfde deeltjes op. B.v. de comptonverstrooiing aan protonen, de verstrooiing van elektronen aan protonen. Bij de inelastische treden in beginen eindtoestand verschillende deeltjes op. B.v. de verstrooiing van fotonen aan protonen waarbij pionen ontstaan (elementaire deeltjes).

Bij de verstrooiing van elementaire deeltjes denkt men zich de wisselwerking tussen twee deeltjes als de uitwisseling van één of meer elementaire deeltjes. In het voorbeeld van elektronprotonverstrooiing heeft men te maken met elektromagnetische wisselwerking, die .wordt beschreven als de uitwisseling van één of meer fotonen. Dit foton treedt alleen in een tussentoestand op: het kan niet waargenomen worden. Men noemt de deeltjes in de tussentoestand virtueel; hun massa’s zijn niet gelijk aan die van de corresponderende ‘reële’ deeltjes, maar kunnen elke waarde aannemen. Dit model van uitwisseling van elementaire deeltjes is redelijk succesvol geweest bij niet al te hoge energieën van de invallende deeltjes. De pn-verstrooiing is in dit model kwalitatief te begrijpen.

Het uitwisselen van deeltjes moet gebeuren met inachtname van de behoudswetten van lading, baryongetal, leptongetal, isospin enz. De spin van de virtuele deeltjes is echter steeds dezelfde als die van de corresponderende reële deeltjes verondersteld. T.Regge (1960) veronderstelde wegens de equivalentie van massa en energie ook de spin van de virtuele deeltjes continu variabel, op analoge manier als hun massa’s. Het verband tussen massa en (spin)energie is in de afb. weergegeven. Deze grafiek noemt men een Reggebaan. De reële deeltjes hebben een heeltallige of halftallige spin en worden als discrete punten op de Regge-baan weergegeven.

Verder blijkt dat men aan de elementaire deeltjes nog een quantumgetal moet toekennen, nl. de signatuur. Deze kan de waarden +1 en -1 aannemen. Alleen deeltjes met dezelfde signatuur kunnen op dezelfde Regge-baan liggen. Regge-banen met verschillende signatuur vallen echter nogal eens samen (uitwisselingsontaarding). Het begrip Regge-baan heeft een fundamentele betekenis in de hoge-energie-fysica: een Regge-baan vat een (mogelijk oneindige) familie van elementaire deeltjes samen. De pn-verstrooiing b.v. moet niet beschreven worden als de uitwisseling van een pion, maar van de hele Regge-baan waar het pion op ligt; dit klopt beter met de experimenten dan het deeltjesuitwisselingsmodel.

Tot nu toe is het redelijk gebleken om aan te nemen dat de Reggebanen rechte lijnen zijn. Het is opvallend, dat de Regge-banen voor mesonen en baryonen praktisch dezelfde helling hebben. De betekenis hiervan is nog niet duidelijk.