חתך הפעולה לפיזור
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
חתך הפעולה לפיזור,שהוא המושג הבסיסי בתורת הפיזור, הינו היחס בין מספר החלקיקים המפוזרים ליחידת זמן, ושטף החלקיקים הפוגעים במטרה (מספר חלקיקים העוברים דרך יחידת שטח במשך יחידת זמן). חתך הפיזור נמדד ביחידות של שטח ואפשר לחשוב עליו כשטח האפקטיבי של המטרה בניסוי הפיזור.
כדי להסביר את המושג, נתאר כיצד נראה ניסוי פיזור: במרכז המערכת מוצב העצם אותו מעונינים לבחון. עצם זה יכול להיות למשל מולקולה, אטום, או גרעין של אטום. בחינה של העצם נעשית על ידי פיזור של חלקיקים אחרים עליו, למשל פיזור של פוטונים (קרני אור או קרני X), פיזור אלקטרונים, נייטרונים או אטומים. קרן החלקיקים הפוגעת מגיעה ממרחק רב ובדרך כלל מכיוון אחד, והיא מאופיינת על ידי שטף החלקיקים שבה. החלקיקים מתקרבים לעצם ומבצעים אינטראקציה שגורמת להם להתפזר בכל הכיוונים (באופן כללי). לאחר האינטראקציה ממשיכים החלקיקים בתנועתם ונקלטים על ידי גלאים המוצבים במרחק רב. תפקיד הגלאים הוא למנות את קצב הגעת החלקיקים המפוזרים בזווית כלשהי שבין הכיוון המקורי של קרן החלקיקים והכיוון אליו הם התפזרו.
חתך הפעולה הדיפרנציאלי מוגדר בתור:

כאשר
הוא קצב הגעת החלקיקים לגלאי המוצב בכיוון
עם מפתח בעל זווית מרחבית
ו-
הוא שטף החלקיקים של הקרן הפוגעת במטרה.
חתך הפעולה הכולל מתקבל מסיכום הפיזור על כל הזוויות האפשריות:

כאשר כאן
הוא קצב פיזור החלקיקים בכל הכיוונים האפשרים.
לחתך הפעולה ממדים של שטח, ואפשר להבינו בתור שטח הצללית של העצם המפזר.
[עריכה] דוגמאות
- פיזור אלסטי של חלקיקים נקודתיים מכדור בעל רדיוס
: אם שטף החלקיקים של הקרן הפוגעת הוא
אזי מספר החלקיקים ליחידת זמן הפוגעים בכדור הינו מכפלת השטף בשטח הצללית של הכדור:
. מכיוון שבהגדרה כל החלקיקים הפוגעים בכדור מתפזרים
, ומכאן ש-

- פיזור אלסטי של כדורים בעלי רדיוס
מחלקיק מטרה בעל רדיוס
: במקרה זה הרדיוס האפקטיבי של הפיזור הינו סכום הרדיוסים של חלקיק המטרה ושל החלקיקים המתפזרים, ולכן

- פיזור כאשר האינטראקציה ארוכת טווח: במקרה זה מדובר בפיזור בו הכוח הפועל בין החלקיקים המתפזרים וחלקיק המטרה הוא ארוך טווח כמו למשל כוח הגרביטציה או כוח בין מטענים חשמליים. בשני המקרים הכוח דועך כמו
, כאשר
הוא המרחק בין הגופים. במקרה זה, מכיוון שהכוח ארוך טווח, כל החלקיקים בקרן הפוגעת מתפזרים ולכן חתך הפעולה לפיזור הוא אינסופי.
- פיזור קרינה מדיפול חשמלי: ראו פיזור ריילי.

