
【化】 scattering length
散射长度(Scattering Length)是量子力学中描述低能粒子散射行为的关键参数,其定义为:当入射粒子能量趋近于零时,散射振幅的极限值对应的等效空间尺度。该参数最早由Eugene Feenberg在核物理研究中提出,现广泛应用于冷原子物理、中子散射及介子-核子相互作用等领域。
在数学表达中,散射长度$a$与s波相移$delta0$的关系可表示为: $$ a = -lim{k to 0} frac{tandelta_0(k)}{k} $$ 其中$k$为波矢。该公式揭示了散射长度与粒子间相互作用的相位偏移直接相关,负值对应束缚态存在可能。
根据美国国家标准技术研究院(NIST)的原子物理数据库,在$^{85}text{Rb}$原子的玻色-爱因斯坦凝聚实验中,通过调节磁场改变散射长度,成功实现了从排斥相互作用到吸引相互作用的连续调控。这一特性使其成为量子模拟研究的重要调控参数。
英国物理学会《Reports on Progress in Physics》的综述指出,在核物理领域,中子-质子散射长度的精密测量值$(a_{np}=-23.749pm0.008 text{fm})$为核力模型的验证提供了关键实验依据。该数据现被国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP)收录为基本物理常数。
散射长度是量子力学和核物理中描述粒子间散射过程的重要参数,主要用于表征散射体(如原子核)对入射粒子的散射能力。以下是其核心要点:
散射长度表示散射体对入射粒子的有效作用范围,量纲为长度单位。在低能散射极限下(如中子与原子核相互作用),散射振幅趋于常数,此时散射长度$as$可定义为该常数的负值。数学表达式为: $$ a = lim{k to 0} frac{tandelta_k}{k} $$ 其中$delta_k$为散射相移,$k$为波矢。
在短程势作用下,散射波函数$chi_{k0}=Asin(kr+delta_k)$,散射长度通过低能极限定义,此时散射特性仅由单一参数控制,与势能细节无关。
更详细推导可参考量子散射理论文献,或查看来源网页。
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