Sind Gesamtwirkungsquerschnitte nützliche (experimentell überprüfbare) Observables?

Merriam-Websters Definition von "nützlich" :

Definition von nützlich

1. einsatzfähig; besonders : brauchbar für einen Zweck oder Zweck$\bullet$ nützliche Werkzeuge

2. wertvoller oder produktiver Art$\bullet$etwas Sinnvolles aus deinem Leben machen

Für "Querschnitt" :

2. ein Maß für die Wahrscheinlichkeit einer Begegnung zwischen Partikeln, die zu einem bestimmten Effekt führt (z. B. Streuung oder Einfang)

Ein Gesamtquerschnitt gibt also Aufschluss darüber, wie wahrscheinlich eine Wechselwirkung zwischen zwei bestimmten Teilchen ist. Die Größe bestimmt, ob die Wechselwirkung schwach, stark oder elektromagnetisch ist. Selbst wenn also nur der Gesamtwirkungsquerschnitt bekannt ist oder berechnet werden kann, gibt es nützliche Informationen für nachfolgende Studien.

Bearbeiten Sie die Frage nach der Bearbeitung und definieren Sie nützlich als "experimentell überprüfbar".

Ja, sie sind. Sehen Sie sich diese Tabelle in der Gruppe Partikeldaten an, in der die Gesamtquerschnitte für Partikel aufgeführt sind, die aneinander gestreut werden, als Beispiel Protonen-Protonen-Streuung:

Wie die Definition des Querschnitts sagt, ist er proportional zur Wahrscheinlichkeit der gegenseitigen Streuung.

.

Ja, sie sind experimentell nachweisbar.

Wenn Sie einen Strahl einer der Partikelarten und eine dünne Platte mit Dicke haben$dx$und Zahlendichte$n$des anderen, und Sie betrachten einen Prozess des totalen Querschnitts$\sigma$, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Teilchen interagiert, gegeben durch:

oder mit anderen Worten, die charakteristische Längenskala der Wechselwirkung ist:

Heutzutage kollidieren bei vielen Experimenten eher zwei Strahlen als ein Strahl und ein festes Ziel, aber mit Hilfe der Relativitätstheorie können Sie die beiden miteinander in Beziehung setzen – im Wesentlichen, indem Sie die Wechselwirkung aus dem Referenzrahmen berücksichtigen, in dem ein Strahl befestigt ist.