Qu'est-ce que la diffusion élastique?
La diffusion élastique se produit lorsque deux particules ou plus entrent en collision sans aucune perte d'énergie. Cela signifie que, même si les directions des particules peuvent changer, l’énergie cinétique totale du système, ou énergie de mouvement, est toujours conservée. Le terme diffusion élastique est généralement utilisé en physique des particules, c'est-à-dire l'étude de particules microscopiques, mais une collision élastique peut également se produire entre des objets macroscopiques. Une collision inélastique se produit lorsque de l’énergie est perdue au cours de la collision.
Le terme diffusion élastique provient de la théorie de la diffusion, qui est un ensemble de règles et d'équations décrivant la manière dont les particules et les ondes interagissent. Dans le monde macroscopique, lorsque deux objets entrent en collision, il s'agit généralement d'une collision physique. En physique des particules, toutefois, les objets peuvent entrer en collision avec d'autres forces, notamment les collisions électromagnétiques. Une collision élastique peut se produire entre n’importe quel objet et dans n’importe quel type de collision.
La diffusion élastique est très importante en physique des particules. Lorsque des électrons entrent en collision avec d'autres particules, par exemple, la collision est élastique car aucune énergie n'est perdue. C'est ce qu'on appelle la diffusion de Rutherford et c'est un phénomène qui a conduit à la découverte de la structure de l'atome.
Dans le monde macroscopique ou physique, il est exceptionnellement peu probable qu'une véritable collision élastique se produise entre deux objets volumineux. Cela est dû aux forces environnantes ainsi qu'aux vibrations qui se produisent à l'intérieur d'objets volumineux. Il existe toutefois des situations dans lesquelles une collision peut être considérée comme élastique. Ceci est utile car il permet d'estimer la vitesse et la direction prédites de deux objets après une collision à l'aide de méthodes plus simples.
Un exemple courant de diffusion élastique dans le monde physique est la collision de deux boules de billard. Bien qu'une petite quantité d'énergie soit perdue dans cette collision à cause du frottement, celle-ci est suffisamment petite pour être négligeable. Lorsque deux boules de billard entrent en collision, la deuxième boule gagne presque exactement la quantité d'énergie perdue par la première, de sorte que l'énergie cinétique totale du système est conservée.
La diffusion inélastique se produit lorsque l'énergie totale de deux ou plusieurs objets en collision n'est pas conservée. Dans les collisions entre des objets du monde réel, les collisions inélastiques sont beaucoup plus courantes. Ceci est principalement dû aux vibrations supplémentaires qui se produiront lorsqu'un objet de grande taille se heurtera à un autre, car ces vibrations absorbent une énergie qui aurait été utilisée pour le mouvement. Cependant, la quantité de mouvement est toujours conservée dans les collisions élastiques et inélastiques.