Τι είναι η ελαστική σκέδαση;

Η ελαστική σκέδαση συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερα σωματίδια συγκρούονται χωρίς καμία απώλεια ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι ενώ οι κατευθύνσεις των σωματιδίων μπορεί να αλλάξουν, η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος, ή η ενέργεια κίνησης, διατηρείται πάντα. Ο όρος ελαστική σκέδαση χρησιμοποιείται συνήθως στη σωματιδιακή φυσική, η οποία είναι η μελέτη των μικροσκοπικών σωματιδίων, αλλά μια ελαστική σύγκρουση μπορεί επίσης να λάβει χώρα μεταξύ μακροσκοπικών αντικειμένων. Μια ανελαστική σύγκρουση συμβαίνει όταν χάνεται ενέργεια κατά τη σύγκρουση.

Ο όρος ελαστική σκέδαση προέρχεται από τη θεωρία σκέδασης, η οποία είναι ένα σύνολο κανόνων και εξισώσεων που περιγράφουν πώς αλληλεπιδρούν τα σωματίδια και τα κύματα. Στον μακροσκοπικό κόσμο, όταν δύο αντικείμενα συγκρούονται συνήθως γίνεται μέσω φυσικής σύγκρουσης. Στη σωματιδιακή φυσική, ωστόσο, τα αντικείμενα μπορεί να συγκρούονται μέσω άλλων δυνάμεων, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρομαγνητικών συγκρούσεων. Μια ελαστική σύγκρουση μπορεί να συμβεί μεταξύ οποιωνδήποτε αντικειμένων και σε οποιοδήποτε είδος σύγκρουσης.

Η ελαστική σκέδαση είναι πολύ σημαντική στη σωματιδιακή φυσική. Όταν, για παράδειγμα, τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με άλλα σωματίδια, η σύγκρουση είναι ελαστική καθώς δεν χάνεται ενέργεια. Αυτό είναι γνωστό ως σκέδαση Rutherford και είναι ένα φαινόμενο που οδήγησε στην ανακάλυψη της δομής του ατόμου.

Στον μακροσκοπικό ή φυσικό κόσμο, είναι εξαιρετικά απίθανο να συμβεί μια αληθινή ελαστική σύγκρουση μεταξύ δύο μεγάλων αντικειμένων. Αυτό οφείλεται στις γύρω δυνάμεις καθώς και στις δονήσεις που συμβαίνουν μέσα σε μεγάλα αντικείμενα. Υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις, ωστόσο, όπου μια σύγκρουση μπορεί να προσεγγιστεί ως ελαστική. Αυτό είναι χρήσιμο καθώς επιτρέπει την εκτίμηση της προβλεπόμενης ταχύτητας και κατεύθυνσης δύο αντικειμένων μετά από μια σύγκρουση χρησιμοποιώντας απλούστερες μεθόδους.

Ένα συνηθισμένο παράδειγμα ελαστικής διασποράς στον φυσικό κόσμο είναι η σύγκρουση δύο μπάλες του μπιλιάρδου. Αν και μια μικρή ποσότητα ενέργειας θα χαθεί σε αυτή τη σύγκρουση λόγω τριβής, αυτή είναι αρκετά μικρή για να είναι αμελητέα. Όταν δύο μπάλες του μπιλιάρδου συγκρούονται, η δεύτερη μπάλα κερδίζει σχεδόν ακριβώς την ποσότητα ενέργειας που χάνει η πρώτη μπάλα, επομένως διατηρείται η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος.

Η ανελαστική σκέδαση συμβαίνει όταν η συνολική ενέργεια των δύο ή περισσότερων αντικειμένων που συγκρούονται δεν διατηρείται. Σε συγκρούσεις μεταξύ αντικειμένων του πραγματικού κόσμου, οι ανελαστικές συγκρούσεις είναι πολύ πιο συχνές. Αυτό οφείλεται κυρίως στους επιπλέον κραδασμούς που θα προκύψουν όταν ένα μεγάλο αντικείμενο συγκρούεται με ένα άλλο, καθώς αυτές οι δονήσεις καταλαμβάνουν ενέργεια που θα είχε χρησιμοποιηθεί για κίνηση. Η ορμή, ωστόσο, διατηρείται πάντα τόσο σε ελαστικές όσο και σε ανελαστικές συγκρούσεις.