عرض مصدر مقطع تصادم (فيزياء)

'''مقطع تصادم ''' أو '''مقطع تفاعل ''' في [[فيزياء نووية]] (بالإنجليزية: cross section) هي مساحة مقطع [[نواة الذرة]] الذي «يراه» [[إلكترون]] أو [[نيوترون]] موجه إلى نواة الذرة ليصتدم بها. ويستخدم له وحدة سنتيمتر مربع، ونظرا لصغر مقطع الذرة فيستخدم الفيزيائيون وحدة أخرى صغيرة مناسبة تسمى [[بارن]].

وبمعنى أعم فهو يعطي مدي قابلية نواة ذرية للتفاعل مع [[جسيم أولي|جسيمات أولية]]. ذلك لأنه ليس مبنيا «فقط» على مقاييس النواة الذرية، ولكنه في الحقيقة يعتمد على شدة «تآثر» بين نواة الذرة والجسيم القادم عليها. وهذا التآثر يعتمد على خواص فيزيائية للنواة سواء كانت خواصا امتصاصية أو تشتتية أو تفاعلية. ورغم ذلك فالوحدة للمقطع دائما هي السنتيمتر المربع أو البارن، وهو الوحدة الصغيرة المناسبة.

: 1 بارن = 10<sup>−28</sup> متر <sup>2</sup> = 100 fm<sup>2</sup>

: 1 fm = [[فمتومتر]]

== مقدمة ==
[[ملف:Cross-section-illustration-simple.svg|يسار|تصغير|توضيح مقطع تصادم لذرات]]
عندما يصوب وابل من [[جسيم أولي|الجسيمات الأولية]] على شريحة رقيقة من معدن أو مادة معينة فيكون مقطع التصادم أو التفاعل <math>\sigma</math> هو المساحة «الافتراضية» التي تحوط كل ذرة في المادة. فإذا مر جسيم اولي خلال ذلك المقطع فسوف يتم التآثر بينه وبين النواة الذرية، فإما يمتص أو يتشتت أو يطرد أحد أجزائها.

وباعتبار أن التآثر سوف يحدث باحتمال 100% إذا مر الجسيم في ذلك المقطع للنواة، ولا يحدث تآثر (احتمال 0%) إذا لم يمر خلاله. وعلى ذلك يكون احتمال التآثر الكلي لجسيم واحد هو نسبة مقطع النواة إلي مساحة الشريحة بكاملها، ويرمز له بالرمز <math>\sigma</math>.

== التشتت ==

مقطع تصادم أو مقطع تشتت scattering cross-section, ''σ''<sub>scat</sub> هو المساحة الافتراضية التي تعبر عن احتمال تشتت الضوء على جسيم مثل [[ذرة|الذرة]]. وقد يكون بدلا من الضوء أي [[موجة كهرومغناطيسية|أشعة كهرومغناطيسية]] أخرى مثل [[أشعة سينية|الأشعة السينية]] أو [[الأشعة فوق البنفسجية]]؛ التي هي [[فوتون]]ات ذات طاقات مختلفة. وكما أوضحنا سابقا يختلف مقطع التشتت أو التصادم عن المقطع الهندسي للذرة. ويعتمد التشتت على [[طول الموجة|طول موجة]] الفوتون الساقط، وامتصاصية وشكل وحجم الذرة (أو [[نواة الذرة]]). ويكون مقدار التشتت على عينة مادية هو حاصل ضرب مقطع التصادم في عدد الذرات في العينة. وحساب المقطع الكلي (σ) تتم بوحدة المساحة. والمقطع الكلي قد يتكون على الأقل من '''مقطع امتصاص ''' <math> \sigma_A  \ </math>
و '''مقطع تشتت ''' <math>\sigma_S \ </math>
.

:<math>\sigma = \sigma_A + \sigma_S \ </math>

وبالنسبة للضوء يتغير مقطع امتصاص مادة للضوء طبقا لقانون بير-لابرت، وهو ينص على أن امتصاص الضوء يتناسب تناسبا طرديا مع تركيز المادة في العينة:

: <math>A_\lambda  = C l \sigma</math>

حيث:

: ''C'' تركيز الذرات في المادة،

: ''A''<sub>λ</sub> معامل امتصاص المادة للضوء تبعا [[طول الموجة|لطول موجة]] الضوء الساقط λ ,

: و ''l'' المسافة بين [[ذرة|الذرات]].

وطبقا للمصطلحات المستخدمة في [[مطيافية|المطيافية]] يمكن حساب [[امتصاصية|الامتصاصية]] absorbance A على أساس [[نفاذية (علم البصريات)|النفاذية]] transmittance T (النفاذية هو جزء الضوء الذي نقيسه خلف العينة بعد قيام العينة بامتصاص جزء من الضوء الساقط). وعن النفاذية نعرف أنها تتبع علاقة [[لوغاريتم]]ية مع الامتصاصية.<ref>{{استشهاد بكتاب|chapter=2. Spectrophotometry|ردمك=8121926335|الأول=P.K.|الأخير=Bajpai|عنوان=Biological Instrumentation and Biology|مسار=http://books.google.com/?id=THq-cOPO8RQC&pg=PA14&dq=%22extinction+coefficient%22+transmittance+length+concentration| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200206040712/https://books.google.com/books?id=THq-cOPO8RQC&pg=PA14&dq=%22extinction+coefficient%22+transmittance+length+concentration&hl=en | تاريخ أرشيف = 6 فبراير 2020 }}</ref>
أي أن:

:<math>A_\lambda = - \log \mathcal{T}.\ </math>

== في الفيزياء النووية ==
[[ملف:Cross-section-illustration-simple.svg|يسار]]

من المناسب في الفيزياء النووية كتابة احتمال وقوع تآثر بين النواة الذرية وجسيم مصوب إليها بصياغته في صورة «مقطع تفاعل». ومن الناحية الأحصائية فيمكن اعتبار الأنوية الذرية موزعة توزيعا متساويا في شريحة من المادة. ويوجد احتمال من الوجهة الهندسية أن يمر جسيم مصوب إلى الشريحة على مسافة <math>r</math> من أحد الأنوية. فإذا تواجد عدد <math>n</math> من الأنوية في مساحة <math>A</math> يكون احتمال التفاعل <math>(n \pi r^2)/A</math>, وهو نسبة الدوائر ذات نطف القطر <math>r</math> حول الأنوية إلى مساحة الشريحة كلها.

فإذا تخيلنا أن الأنوية صلبة لا تسمح بمرور وابل من الجسيمات المصوبة إليها وأن مقاييس الجسيمات صغيرة ويمكن اهمالها، فيكون ذلك هو احتمال أن يصتدم جسيم بأحد الأنوية وتوقفه النواة ولا يعبر الشريحة. فإذا قمنا بقياس عدد الجسيمات التي تخللت الشريحة ونفذت منها فبذلك نستطيع تعيين مقطع التصادم المكافيئ للذرات.

وذلك التفسير يمكن اتباعه بالنسبة لأي نوع من التآثر بين الجسيمات و[[نواة الذرة|الأنوية الذرية]] الموجودة في العينة. وعلى سبيل المثال، إذا صوبنا [[جسيم ألفا|أشعة ألفا]] إلى شريحة من [[بيريليوم|البيريليوم]] فإن احتمال تفاعل [[جسيم ألفا]] مع النواة مع تحرير [[نيوترون]] منها يمكن صياغته في صورة مقطع تفاعل مكافيئ لذرة البيريليوم لهذا النوع من التفاعل.

== المراجع ==

 {{مراجع}}

== اقرأ أيضا ==
* [[مسار حر وسطي|المسار الحر الوسطي]]
* [[مقطع نووي]]
* [[ظاهرة كومبتون|تشتت كومبتون]]
* [[حيود براج]]
* [[حيود النيوترونات]]
* [[ازدواجية موجة جسيم|مثنوية جسيم-موجة]]
* [[حيود براج|قانون براج]]
* [[حيود]]
* [[مقطع امتصاص]]
* [[طول التشتت]]
* [[مطال تشتت]]
{{ضبط استنادي}}
{{شريط بوابات|الكيمياء|كيمياء فيزيائية|ميكانيكا الكم|الفيزياء|طاقة نووية|طاقة}}

[[تصنيف:تبعثر]]
[[تصنيف:تبعثر وامتصاص ونقل إشعاعي (بصريات)]]
[[تصنيف:تحليل بعدي]]
[[تصنيف:فيزياء الجسيمات]]
[[تصنيف:فيزياء الجسيمات التجريبي]]
[[تصنيف:فيزياء ذرية]]
[[تصنيف:فيزياء نووية]]
[[تصنيف:قياسات]]
[[تصنيف:كميات فيزيائية]]
[[تصنيف:مطيافيات]]
[[تصنيف:مفاهيم فيزيائية]]
[[تصنيف:نظرية التشتت]]