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一種運動中的粒子(或粒子系統)碰撞另一種靜止粒子(或粒子系統)時,如果在單位時間內通過垂直於運動方向單位面積上的運動粒子數為一,靜止粒子數也為一,則單位時間發生碰撞的幾率稱為碰撞截面,簡稱截面。截面的量綱和面積相同。截面的幾何意義是:當兩個微觀粒子(或粒子系統)碰截面撞時,如果把其中一個看作是點粒子,把碰撞時的相互作用等效成某種極短程的接觸作用時,碰撞幾率應正比於沿運動方向來看另一粒子(或粒子系統)等效的幾何截面,這個幾何截面就是碰撞截面。

1 截面 -正文

截面截面

描述兩個微觀粒子(或粒子系統)碰撞幾率的一種物理量。一種運動中的粒子(或粒子系統)碰撞另一種靜止粒子(或粒子系統)時,如果在單位時間內通過垂直於運動方向單位面積上的運動粒子數為一,靜止粒子數也為一,則單位時間發生碰撞的幾率稱為碰撞截面,簡稱截面。截面的量綱和面積相同。截面的幾何意義是:當兩個微觀粒子(或粒子系統)碰撞時,如果把其中一個看作是點粒子,把碰撞時的相互作用等效成某種極短程的接觸作用時,碰撞幾率應正比於沿運動方向來看另一粒子(或粒子系統)等效的幾何截面,這個幾何截面就是碰撞截面。

2 截面 -函數  

碰撞截面是入射能量的函數。當需要考察對末態的運動參量加某種限制時的截面變化率,這就導致微分截面的概念。例如在彈性散射中,在空間某特定方向單位立體角的散射截面就是一種描寫角分佈的微分截面。當需要考察對末態進行不連續變化的分類截面時,就導致部分截面的概念。例如在研究散射問題時,當把散射過程按碰撞角動量來分解,則截面就可表示成各種角動量對截面貢獻之和,這種給定角動量的截面就是一種部分截面。又例如在碰撞產生反應中,可以按各種可能的末態對截面的貢獻之和來給出截面值,這種給定末態粒子的截面也是一種部分截面。

微分截面對相應的運動參量的積分以及部分截面按分類標準對所有可能的情形求和,都得截面,這時為明確區別常又稱截面為總截面。

在碰撞產生反應時只對末態中某個特定的粒子進行測量得到的截面稱為單舉截面;如果只對末態中某兩個特定的粒子進行測量得到的截面稱為雙舉截面;如果對末態中所有粒子都進行測量得到的截面稱為遍舉截面。

3 截面 -彈性截面

如果在碰撞時,粒子的類型、內部運動狀態和數目都未改變,稱為彈性散射,相應的截面稱為彈性截面。粒子的類型、內部運動狀態或數目有改變的碰撞過程統稱反應過程,相應的截面稱為反應截面或非彈性截面。

截面的單位為靶恩,1靶恩=10-24厘米2,高能物理中強相互作用散射和反應過程截面的數量級為數十毫靶恩。

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