В физике рассеяние Мотта , также называемое спин-связанным неупругим кулоновским рассеянием , представляет собой разделение двух спиновых состояний электронного пучка путем рассеивания пучка на кулоновском поле тяжелых атомов. Оно названо в честь Невилла Фрэнсиса Мотта , который первым разработал эту теорию. Оно в основном используется для измерения спиновой поляризации электронного пучка.
Проще говоря, рассеяние Мотта похоже на рассеяние Резерфорда , но вместо альфа-частиц используются электроны , поскольку они не взаимодействуют посредством сильного взаимодействия (только посредством слабого взаимодействия и электромагнетизма ), что позволяет электронам проникать в атомное ядро , давая ценную информацию о структуре ядра.
Электроны часто выстреливаются в золотую фольгу, поскольку золото имеет высокий атомный номер (Z), нереактивно (не образует оксидный слой) и может быть легко превращено в тонкую пленку (уменьшая многократное рассеяние). Наличие спин-орбитального члена в потенциале рассеяния вводит спиновую зависимость в поперечное сечение рассеяния. Два детектора под точно таким же углом рассеяния слева и справа от фольги подсчитывают количество рассеянных электронов. Асимметрия A , заданная как:
пропорциональна степени спиновой поляризации P согласно A = SP , где S — функция Шермана .
Формула сечения Мотта — это математическое описание рассеяния пучка электронов высокой энергии от положительно заряженной точки в пространстве размером с атомное ядро. Рассеяние Мотта — это теоретическая дифракционная картина, полученная с помощью такой математической модели. Она используется в качестве отправной точки в расчетах при изучении дифракции электронного рассеяния.
Уравнение для сечения Мотта включает в себя член неупругого рассеяния, чтобы учесть отдачу протона или ядра-мишени. Его также можно скорректировать для релятивистских эффектов электронов высокой энергии и для их магнитного момента. [1]
Когда экспериментально полученная дифракционная картина отклоняется от математически полученного рассеяния Мотта, она дает подсказки относительно размера и формы атомного ядра [2] [1] Причина в том, что сечение Мотта предполагает только кулоновские и магнитные взаимодействия между точечными частицами между входящими электронами и мишенью. Когда мишень представляет собой заряженную сферу, а не точку, для исследования распределения заряда внутри сферы можно использовать дополнения к уравнению сечения Мотта ( термины форм-фактора ).
Борновское приближение дифракции пучка электронов на атомных ядрах является расширением рассеяния Мотта. [3]
