Hva er elastisk spredning?

Elastisk spredning oppstår når to eller flere partikler kolliderer uten tap av energi. Dette betyr at mens retningene til partiklene kan endre seg, blir systemets totale kinetiske energi eller bevegelsesenergi alltid bevart. Begrepet elastisk spredning brukes vanligvis i partikkelfysikk, som er studiet av mikroskopiske partikler, men en elastisk kollisjon kan også finne sted mellom makroskopiske objekter. En uelastisk kollisjon oppstår når energi går tapt under kollisjonen.

Begrepet elastisk spredning kommer fra spredningsteori, som er et sett med regler og ligninger som beskriver hvordan partikler og bølger samvirker. I den makroskopiske verden, når to objekter kolliderer, er det vanligvis gjennom en fysisk kollisjon. I partikkelfysikk kan imidlertid gjenstandene kollidere gjennom andre krefter, inkludert elektromagnetiske kollisjoner. En elastisk kollisjon kan oppstå mellom alle gjenstander og i enhver type kollisjon.

Elastisk spredning er veldig viktig i partikkelfysikken. Når for eksempel elektroner kolliderer med andre partikler, er kollisjonen elastisk da ingen energi går tapt. Dette er kjent som Rutherford-spredning og er et fenomen som førte til oppdagelsen av atomets struktur.

I den makroskopiske eller fysiske verdenen er det usedvanlig usannsynlig at en ekte elastisk kollisjon oppstår mellom to store gjenstander. Dette skyldes omkringliggende krefter så vel som vibrasjonene som oppstår inne i store gjenstander. Det er imidlertid noen situasjoner der en kollisjon kan tilnærmes som elastisk. Dette er nyttig fordi det gjør det mulig å estimere hastigheten og retningen til to objekter etter en kollisjon ved å bruke enklere metoder.

Et vanlig eksempel på elastisk spredning i den fysiske verden er kollisjonen av to biljardkuler. Selv om en liten mengde energi vil gå tapt i denne kollisjonen på grunn av friksjon, er denne liten nok til å være ubetydelig. Når to biljardkuler kolliderer, får den andre ballen nesten nøyaktig den mengden energi som den første ballen taper, slik at den totale kinetiske energien til systemet blir bevart.

Uelastisk spredning oppstår når den totale energien til de to eller flere sammenstøtende objektene ikke blir bevart. I kollisjoner mellom objekter i den virkelige verden er uelastiske kollisjoner mye mer vanlig. Dette skyldes hovedsakelig de ekstra vibrasjonene som vil oppstå når en stor gjenstand kolliderer med en annen, da disse vibrasjonene tar opp energi som ville blitt brukt til bevegelse. Momentum er imidlertid alltid bevart i både elastiske og uelastiske kollisjoner.