Was ist elastische Streuung?
Elastische Streuung tritt auf, wenn zwei oder mehr Partikel ohne Energieverlust kollidieren. Dies bedeutet, dass, während sich die Richtungen der Partikel ändern können, die gesamte kinetische Energie des Systems oder die Bewegungsenergie immer erhalten bleibt. Der Begriff elastische Streuung wird typischerweise in der Teilchenphysik verwendet, bei der mikroskopische Teilchen untersucht werden. Eine elastische Kollision kann jedoch auch zwischen makroskopischen Objekten stattfinden. Eine unelastische Kollision liegt vor, wenn während der Kollision Energie verloren geht.
Der Begriff elastische Streuung stammt aus der Streutheorie, einer Reihe von Regeln und Gleichungen, die beschreiben, wie Teilchen und Wellen interagieren. In der makroskopischen Welt kommt es normalerweise zu einer physischen Kollision, wenn zwei Objekte kollidieren. In der Teilchenphysik können die Objekte jedoch durch andere Kräfte kollidieren, einschließlich elektromagnetischer Kollisionen. Eine elastische Kollision kann zwischen beliebigen Objekten und bei jeder Art von Kollision auftreten.
Elastische Streuung ist in der Teilchenphysik sehr wichtig. Wenn Elektronen beispielsweise mit anderen Teilchen kollidieren, ist die Kollision elastisch, da keine Energie verloren geht. Dies ist als Rutherford-Streuung bekannt und führte zur Entdeckung der Struktur des Atoms.
In der makroskopischen oder physikalischen Welt ist es außergewöhnlich unwahrscheinlich, dass eine echte elastische Kollision zwischen zwei großen Objekten auftritt. Dies ist sowohl auf die Umgebungskräfte als auch auf die Vibrationen zurückzuführen, die in großen Objekten auftreten. Es gibt jedoch Situationen, in denen eine Kollision als elastisch angenähert werden kann. Dies ist nützlich, da die vorhergesagte Geschwindigkeit und Richtung von zwei Objekten nach einer Kollision mit einfacheren Methoden geschätzt werden kann.
Ein bekanntes Beispiel für elastische Streuung in der physischen Welt ist die Kollision zweier Billardkugeln. Obwohl bei dieser Kollision aufgrund von Reibung eine kleine Menge Energie verloren geht, ist diese klein genug, um vernachlässigbar zu sein. Wenn zwei Billardkugeln kollidieren, gewinnt die zweite Kugel fast genau die Menge an Energie, die die erste Kugel verliert, sodass die gesamte kinetische Energie des Systems erhalten bleibt.
Inelastische Streuung tritt auf, wenn die Gesamtenergie der zwei oder mehr kollidierenden Objekte nicht erhalten bleibt. Bei Kollisionen zwischen Objekten der realen Welt sind unelastische Kollisionen viel häufiger. Dies ist hauptsächlich auf die zusätzlichen Vibrationen zurückzuführen, die auftreten, wenn ein großes Objekt mit einem anderen kollidiert, da diese Vibrationen Energie aufnehmen, die für die Bewegung verwendet worden wäre. Bei elastischen und unelastischen Kollisionen bleibt der Impuls jedoch immer erhalten.