Was bedeutet der Begriff „optisches Potenzial“?

Ich habe oft den Begriff "optisches Potential" in Abhandlungen über Kernphysik gelesen. Hier ist ein Beispielpapier , wo es ein paar Mal erwähnt wird. Es scheint in diesen Vorlesungsfolien als phänomenologische Annäherung eines effektiv nicht-lokalen Potentials erklärt zu werden, das sich aus einer Nukleon-Target-Streugleichung ergibt. Der "phänomenologische" Teil scheint im Allgemeinen Woods-Saxon- und Coulomb-Nukleonen-Wechselwirkungsterme und ein Source/Drain-Term zu sein, um Transfer-/Einfangreaktionen zu berücksichtigen. Aber da sie von einem Sprecher begleitet werden sollten, ist es nicht so einfach zu folgen.

Hinweis: trotz der Namensähnlichkeit keine Frage zur Neutronenoptik .
Sie könnten davon profitieren, meine Antwort auf diese Frage zu lesen: physical.stackexchange.com/q/231618

Antworten (2)

Das "optische Potential" ist nur ein Modell, um nicht nur die elastische Streuung (wie Kernstreuung oder Coulomb-Streuung), sondern auch die inelastische Streuung in Ihr Potential einzubeziehen.

Da die Kernphysik durch niedrige Energien gekennzeichnet ist (normalerweise in der Größenordnung von 10-100 MeV), ist die Schrödinger-Quantenmechanik gut genug, um die beteiligte Physik zu beschreiben. Das bedeutet, dass man jedes System (Nukleon, Atomkern etc.) mit einer Wellenfunktion beschreiben kann ψ ( X → , T ) was eine Lösung der bekannten Schrödinger-Gleichung ist:

ich ℏ ∂ ∂ T ψ ( X → , T ) = − ℏ 2 2 M ∇ 2 ψ ( X → , T ) + v ( X → ) ψ ( X → , T )

wehe v ( X → ) ist das Potenzial. Da Sie Ihr System als eine Wellenfunktion beschreiben können, die Sie berechnen können, können Sie allmählich verstehen, warum es in der Kernphysik ziemlich nützlich ist, eine Analogie zur Optik zu verwenden: Licht wird unter Verwendung einer Wellenfunktion als Nukleonen oder Kerne beschrieben.

In diesem speziellen Fall, der auch als "optisches Modell" bekannt ist, übernehmen Sie aus der Optik das Konzept des komplexen Brechungsindex . Wie Sie in der Optik gegeben wissen N ∈ C Der Realteil beschreibt den Brechungsindex, während der Imaginärteil den Extinktionsfaktor beschreibt: Der erste beschreibt, wie das Licht übertragen wird, und der zweite, wie es vom Medium absorbiert wird. Auf die gleiche Weise führen Sie in der Kernphysik ein imaginäres Potential ein, das die Absorption Ihrer Wellenfunktion beschreibt (dies bedeutet, dass dieser imaginäre Teil die inelastische Streuung beschreibt, die Partikel aus dem Fluss entfernt). Im Allgemeinen wird das optische Modell verwendet, wenn Sie den Realteil des Potentials kennen und den Bruchteil des Strahls messen können, der ihm ausgesetzt ist.

Nehmen Sie bei der Berechnung an, dass Sie ein Nukleon haben, das mit einem Kern interagiert (Radius R ), dann können Sie das Potenzial annähern (ich werde einen eindimensionalen Fall betrachten) als

v ( X ) = − U ( X ) − ich W ( X ) X ≤ R
und ansonsten null. Lösen der statischen Schrödinger-Gleichung unter Berücksichtigung konstanten Potentials (dies ist nur ein Beispiel, die reale Physik ist viel schwieriger) und für "hohe" Energie (hoch für die Kernphysik bedeutet dies Ö ( 100 MeV ) ) haben E >> U , W
− ℏ 2 2 M ∇ 2 ψ ( X ) − [ U + ich W ] ψ ( X ) = E ψ ( X ) [ ℏ 2 2 M ∇ 2 + ( E + U + ich W ) ] ψ ( X ) = 0
Sie erhalten die Lösung (im Zielkern X ≤ R ) in der Form:
ψ ( X ) ∼ e ich ℏ 2 M ( E + U + ich W ) X
wo die Wellenzahl gesehen werden kann
k + k R + ich 2 k ICH = 1 ℏ 2 M ( E + U + ich W )
Wo k = 2 M E ℏ .

Um nun die optische Analogie zu haben, führen wir den "komplexen Brechungsindex" ein, der definiert ist als

N = E + U + ich W E = 1 + k R k + ich 2 k ICH k
wo das denn möglich ist N ≈ 1 So N 2 − 1 ≈ 2 ( N − 1 ) . Das bedeutet, dass wir die Wellenfunktion schreiben können als
ψ ( X ) ∼ e ich k N X = e ich ( k + k R ) X e − 1 2 k ICH X .
Da wir mit der Schoredinger-Quantenmechanik arbeiten, ist die Observable das quadratische Modul und dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeitsdichte (der Strahlfluss des Nukleonenprojektils ist proportional dazu) geht als
| ψ ( X ) | 2 ∼ e − k ICH X .

Sie können nun sehen, warum der Imaginärteil des Potentials mit der Absorption des Flusses zusammenhängt und wie dies wirklich funktioniert, als der aus der Optik bekannte komplexe Brechungsindex. Wie der Imaginärteil des Brechungsindex die Schwächung der Intensität eines Lichtstrahls beschreibt, so beschreibt der Imaginärteil des "Brechungsindex" für die Nukleon-Kern-Streuung die Schwächung des Projektilstrahls. Auch das Exponentialgesetz für die Dämpfung ist sowohl in der Optik als auch in der Kernphysik dasselbe.

Der Begriff optisches Potential betont die Tatsache, dass man den Kern als eine Art Medium behandeln kann, das Beugungseffekte hervorrufen kann. Diese Effekte fehlen im sogenannten schwarzen Kern, für den der Querschnitt kein Schwingungsverhalten mit Energie zeigt. Bei optischen Potentialen interferieren die übertragenen Wellen mit den einfallenden Wellen, was zu einem Schwingungsmuster mit Energie führt.

Das optische Potential besteht aus dem Realteil, der zu keiner Absorption einfallender Teilchen führt, und einem Imaginärteil, der zu einer gewissen, aber nicht allen (wie beim schwarzen Kern) Absorption einfallender Teilchen führt.
Was bedeutet der Begriff „optisches Potenzial“?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v