Mott-Streuung
Die Mott-Streuung (nach Nevill F. Mott) ist die elastische Streuung eines als punktförmig betrachteten Spin-1/2-Teilchens (Fermions), z.B. eines Elektrons, an einer statischen, punktförmigen Ladung ohne Spin. Sie wird in der Kern- und Teilchenphysik ausgenutzt, um die Strukturen von Nukleonen (Proton und Neutron) oder deren Bestandteilen, den Quarks, zu untersuchen.
Dieser Streumechanismus ist ähnlich der Rutherford-Streuung, bei der ein spinloses Teilchen an einer Ladung gestreut wird. Das mit dem Spin verbundene magnetische Moment ergibt jedoch eine zusätzliche Spin-Bahn-Wechselwirkung.
Die elastische Streuung zweier punktförmiger Teilchen, die beide einen Spin haben, heißt Dirac-Streuung.
Der differentielle Wirkungsquerschnitt der Mott-Streuung, der Mott-Wirkungsquerschnitt, ist:
mit
- : Ordnungszahlen bzw. Ladungen (als Vielfache der Elementarladung) der beiden beteiligten Teilchen
- e: Elementarladung
- : elektrische Feldkonstante
- E: relativistische
Gesamtenergie des Fermions nach der Streuung:
- p: Impuls
- c: Lichtgeschwindigkeit
- m: Masse des Fermions
- q: Impulsübertrag:
Die Abhängigkeit vom Streuwinkel lässt sich so verstehen, dass die Rückwärtsstreuung () unterdrückt wird. Dies entspräche nämlich einem Spinflip; dieser ist bei einem spinlosen Targetteilchen nicht möglich.
Im nichtrelativistischen Grenzfall (d.h. Vernachlässigung des Spins wegen ) geht der Mott-Streuquerschnitt in den Rutherford-Streuquerschnitt über.
Die Mott-Streuung bildet die Grundlage für den Mott-Detektor, mit dem die Richtung des Spins von Elektronen bestimmt werden kann.
Siehe auch
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 22.12. 2023