Vad är elastisk spridning?

Elastisk spridning inträffar när två eller flera partiklar kolliderar utan energiförlust. Detta betyder att även om partiklarnas riktningar kan förändras, bevaras alltid den totala kinetiska energin i systemet, eller rörelseenergi. Termen elastisk spridning används vanligtvis i partikelfysik, vilket är studiet av mikroskopiska partiklar, men en elastisk kollision kan också äga rum mellan makroskopiska föremål. En inelastisk kollision uppstår när energi går förlorat under kollisionen.

Termen elastisk spridning kommer från spridningsteori, som är en uppsättning regler och ekvationer som beskriver hur partiklar och vågor interagerar. I den makroskopiska världen, när två föremål kolliderar är det vanligtvis genom en fysisk kollision. I partikelfysiken kan emellertid objekten kollidera genom andra krafter, inklusive elektromagnetiska kollisioner. En elastisk kollision kan uppstå mellan alla föremål och i alla typer av kollision.

Elastisk spridning är mycket viktig i partikelfysiken. När till exempel elektroner kolliderar med andra partiklar är kollisionen elastisk eftersom ingen energi går förlorad. Detta kallas Rutherford-spridning och är ett fenomen som ledde till upptäckten av atomens struktur.

I den makroskopiska eller fysiska världen är det exceptionellt osannolikt att en verklig elastisk kollision inträffar mellan två stora föremål. Detta beror på omgivande krafter såväl som de vibrationer som uppstår i stora föremål. Det finns dock vissa situationer där en kollision kan uppskattas som elastisk. Detta är användbart eftersom det gör det möjligt att uppskatta hastigheten och riktningen för två objekt efter en kollision med enklare metoder.

Ett vanligt exempel på elastisk spridning i den fysiska världen är kollisionen mellan två biljardbollar. Även om en liten mängd energi kommer att gå förlorad i denna kollision på grund av friktion, är den tillräckligt liten för att vara försumbar. När två biljardbollar kolliderar, får den andra bollen nästan exakt den mängd energi som den första bollen förlorar, så att den totala kinetiska energin i systemet bevaras.

Inelastisk spridning inträffar när den totala energin för de två eller flera kolliderande föremålen inte bevaras. I kollisioner mellan verkliga världsobjekt är inelastiska kollisioner mycket vanligare. Detta beror främst på de extra vibrationer som kommer att inträffa när ett stort föremål kolliderar med ett annat, eftersom dessa vibrationer tar upp energi som skulle ha använts för rörelse. Momentum bevaras emellertid alltid i både elastiska och inelastiska kollisioner.