Hvad er elastisk spredning?

Elastisk spredning forekommer, når to eller flere partikler kolliderer uden energitab. Dette betyder, at selv om partiklenes retninger kan ændre sig, bevares systemets samlede kinetiske energi eller bevægelsesenergi altid. Udtrykket elastisk spredning anvendes typisk i partikelfysik, som er studiet af mikroskopiske partikler, men en elastisk kollision kan også finde sted mellem makroskopiske objekter. En uelastisk kollision opstår, når energi går tabt under kollisionen.

Udtrykket elastisk spredning kommer fra spredningsteori, som er et sæt regler og ligninger, der beskriver hvordan partikler og bølger interagerer. I den makroskopiske verden, når to objekter kolliderer, er det normalt gennem en fysisk kollision. I partikelfysik kan emnerne imidlertid kollidere gennem andre kræfter, herunder elektromagnetiske kollisioner. En elastisk kollision kan forekomme mellem ethvert objekt og i enhver type kollision.

Elastisk spredning er meget vigtig i partikelfysik. Når for eksempel elektroner kolliderer med andre partikler, er kollisionen elastisk, da der ikke går nogen energi. Dette er kendt som Rutherford-spredning og er et fænomen, der førte til opdagelsen af ​​atomets struktur.

I den makroskopiske eller fysiske verden er det usædvanligt usandsynligt, at der sker en ægte elastisk kollision mellem to store genstande. Dette skyldes omgivende kræfter såvel som vibrationer, der forekommer i store genstande. Der er dog nogle situationer, hvor en kollision kan tilnærmes som elastisk. Dette er nyttigt, da det giver mulighed for at estimere den forudsagte hastighed og retning for to objekter efter en kollision ved hjælp af enklere metoder.

Et almindeligt eksempel på elastisk spredning i den fysiske verden er kollisionen mellem to billardkugler. Selvom en lille mængde energi går tabt i denne kollision på grund af friktion, er denne lille nok til at være ubetydelig. Når to billardkugler kolliderer, får den anden kugle næsten nøjagtigt den mængde energi, som den første kugle mister, så systemets samlede kinetiske energi bevares.

Uelastisk spredning opstår, når den samlede energi fra de to eller flere sammenstødende objekter ikke bevares. I kollisioner mellem virkelige objekter er uelastiske kollisioner meget mere almindelige. Dette skyldes hovedsageligt de ekstra vibrationer, der vil opstå, når en stor genstand kolliderer med en anden, da disse vibrationer optager energi, der ville have været brugt til bevægelse. Momentum bevares dog altid i både elastiske og uelastiske kollisioner.