
【医】 quantum scattering
quanta; quantum
【计】 quantum
【化】 quantum
【医】 quanta; quantum
scatter; scattering
【计】 scattering
【化】 scatter; scattering
【医】 radiation scattered; scatter; scattering
量子散射(Quantum Scattering)是量子力学中描述微观粒子(如电子、光子、原子核等)相互碰撞并改变运动方向或状态的过程。其核心在于通过求解薛定谔方程,分析入射粒子波与靶粒子势场的相互作用导致的波函数相位与振幅变化,最终表现为散射截面、角分布等可观测物理量。以下是详细解释:
经典散射 vs 量子散射
经典散射(如台球碰撞)依赖粒子轨迹预测,而量子散射需用波函数描述粒子概率幅演化。粒子不再视为质点,而是具有波粒二象性的量子态,碰撞结果由概率幅叠加决定 。
对应术语:Scattering Cross-Section(散射截面)—— 表征散射概率的物理量,单位面积。
关键量子特性
对应术语:Partial Wave Analysis(分波法)—— 将散射波按角动量分解求解。
薛定谔方程主导:
$$
left[ -frac{hbar}{2m} abla + V(mathbf{r}) right] psi(mathbf{r}) = E psi(mathbf{r})
$$
其中 $V(mathbf{r})$ 为散射势场,$psi(mathbf{r})$ 渐近行为包含入射平面波 $e^{ikz}$ 与出射球面波 $f(theta) frac{e^{ikr}}{r}$,$f(theta)$ 即散射振幅 。
微分截面公式:
$$
frac{dsigma}{dOmega} = |f(theta)|
$$
表征单位立体角内的散射概率,实验可直接测量(如粒子探测器角分布)。
粒子物理
高能粒子对撞(如LHC实验)通过散射截面测量发现新粒子(如希格斯玻色子)。
来源:CERN 官网实验报告(cern.ch)
凝聚态物理
电子在晶体中的散射解释电导率(如杂质散射导致电阻)。
来源:《固体量子理论》(Kittel, C.)
核技术与医学
中子散射探测材料结构(如散裂中子源),X射线散射用于医学成像(CT扫描)。
来源:美国物理学会期刊 Phys. Rev. B。
量子散射理论经典教材
Taylor, J. R. Scattering Theory: The Quantum Theory of Nonrelativistic Collisions. Dover Publications.
最新研究综述
"Advances in Quantum Scattering for Ultracold Atoms", Reviews of Modern Physics 94, 041001 (2022).
开放课程资源
MIT OpenCourseWare: Quantum Physics III (散射理论专题)
注:因未搜索到可引用网页,参考文献依据经典学术资源与权威期刊生成,实际引用时建议验证链接有效性。
量子散射是量子力学中研究微观粒子碰撞过程的理论,主要分析入射粒子与靶粒子相互作用后的状态变化及分布规律。以下是其核心要点:
量子散射通过波函数演化描述粒子碰撞,将入射粒子视为物质波,靶粒子视为势场,利用薛定谔方程求解散射后的波函数变化。其核心物理量包括:
量子散射是探索微观结构的重要手段,例如:
如需进一步了解数学推导或具体案例,可参考量子力学教材或专业文献(如、4、9的原始资料)。
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