Was ist Querschnitt?

"Wen interessiert das"? Du kümmerst dich. Sie schießen auf einen Bienenschwarm mit bekannter Anzahldichte n und Tiefe d (der Foliendicke) und versuchen, aus der Anzahl der Treffer die Größe (Oberfläche) von jedem in Kombination mit Ihrem Pellet, σ , abzuleiten! Ich nehme an, Sie wollen Intuition in WP oder Ihrem modernen Physiktext.

Angenommen, Sie schießen auf einen Bienenschwarm einer bestimmten unbekannten Größe/Radius a mit Pellets der Größe b und Sie möchten den unbekannten Querschnitt der Bienenkugeln bestimmen

$$\sigma=\pi (a+b)^2,$$ eine grundlegende Eigenschaft von Bienen und Pellets. Der Schwarm ist sehr spärlich, sprich mit$n= 1/m^3$, und hat Dicke/Tiefe$d= 10m$; und darüber hinaus können Sie die Abtötungsrate (Interaktionswahrscheinlichkeit) erkennen, beispielsweise anhand der Anzahl der zurückgewonnenen Schmierpellets.

Für$a+b= 10^{-2} m$, Ihr Pellet fegt einen Zylinder mit dem Volumen σd durch den Schwarm, trifft also auf dσn~ π/1000 Bienen. Aus diesem Tötungsverhältnis können Sie also σ bestimmen , eine grundlegende Größe, die mit der Größe von Bienen und Pellets zusammenhängt, ohne eine Biene genau untersucht zu haben. Wenn Sie die Dicke des Schwarms verdoppeln, verdoppeln Sie Ihre Tötungsrate.

Wie weit wird dieses [Pellet] in den [Schwarm] eindringen, bevor es [eine Biene] trifft?

Beachten Sie, dass Sie für einen fast sicheren Kill im Durchschnitt eine große Tiefe benötigen, d~λ=10 km/π . Ob Sie Ihr Abtötungsverhältnis durch d/λ parametrisieren, ist optional, aber warum arbeiten Sie nicht in den Einheiten des kleinen Objekts, das Sie untersuchen, in diesem Fall der Bienen (mit Pellets)? Sie studieren nicht den Schwarm (dessen Bienendichte Sie kennen): Sie studieren die Bienengröße. In HEP ​​untersuchen Menschen Femtobarns,$fb= 10^{-43}m^2$, also untersuchen sie Abstände in der Größenordnung von Millionstel Fermi.

"Querschnitt" bedeutet einfach, dass die Scheune ein Flächenmaß ist;$1$Scheune ist gleich$10^{-28}$Quadratmeter. Es misst die Größe des "Ziels", das ein Neutron (oder ein anderes Strahlteilchen) treffen muss, um mit einem bestimmten Kern (oder einem anderen Zielteilchen) zu interagieren. Die "Ziel"-Fläche wird senkrecht zur Richtung der Strahlteilchen gemessen.

Es ist möglich, die Querschnittsfläche eines Streuprozesses in die mittlere freie Weglänge von Strahlteilchen zwischen Wechselwirkungen umzurechnen, solange man die Dichte der Zielkerne kennt. Wenn die Querschnittsfläche ist$\sigma$Quadratmeter und es gibt$n$Zielkerne pro Kubikmeter dann die mittlere freie Weglänge$\lambda$in Metern ist

$$\lambda = \frac 1 {n \sigma}$$

Die berechnete mittlere freie Weglänge ist jedoch oft groß im Vergleich zur Zieldicke; Mit anderen Worten, die meisten Partikel im Strahl interagieren überhaupt nicht mit Zielkernen. Daher ist die mittlere freie Weglänge in der Teilchenphysik von begrenztem Nutzen.