Experimento cinemáticamente completo
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En física de aceleradores , un experimento cinemáticamente completo es un experimento en el que se determinan todos los parámetros cinemáticos de todos los productos de colisión. Si el estado final de la colisión involucra n partículas, es necesario determinar 3n componentes del momento (3 coordenadas cartesianas para cada partícula). Sin embargo, estos componentes están vinculados entre sí mediante la conservación de la cantidad de movimiento en cada dirección (3 ecuaciones) y la conservación de energía (1 ecuación), de modo que solo 3n-4 componentes son linealmente independientes. Por lo tanto, la medición de 3n-4 componentes del momento constituye un experimento cinemáticamente completo.

Si el estado final implica sólo dos partículas (como, por ejemplo, en el experimento de Rutherford sobre la dispersión elástica), sólo es necesario detectar una partícula. Sin embargo, para los procesos que conducen a tres productos de colisión, como por ejemplo la ionización única del átomo objetivo, es necesario analizar dos partículas (para una de ellas es suficiente medir dos componentes de la cantidad de movimiento) y medirlas en coincidencia. Se puede detectar cualquier par de las tres partículas en estado final (es decir, el proyectil disperso, el electrón expulsado y el ión objetivo que retrocede). El primer experimento cinemáticamente completo de ionización simple se realizó para el impacto de electrones. [1] Allí, se analizaron el momento del electrón del proyectil disperso y del electrón expulsado. Para el impacto de iones, un experimento de este tipo es mucho más desafiante debido a la masa mucho mayor del proyectil. Como resultado, la dispersión del proyectil, así como la pérdida de energía del proyectil en relación con la energía inicial, son muchos órdenes de magnitud más pequeños que para el impacto de electrones y no se pueden medir con técnicas estándar para iones pesados ​​rápidos. Además, solo con el advenimiento de la espectroscopía de momento de iones de retroceso de blanco frío (COLTRIMS) [2] se pudieron medir los iones de retroceso con suficiente resolución de momento. El primer experimento cinemáticamente completo sobre ionización simple por impacto de iones se realizó analizando el impulso analizando los iones de retroceso y los electrones expulsados. [3] Para el impacto de protones a una energía mucho más pequeña, también se realizaron experimentos cinemáticamente completos analizando el momento de los proyectiles dispersos y los iones de retroceso. [4] Estos estudios juegan un papel importante en el contexto del problema de pocos cuerpos (ver el artículo sobre sistemas de pocos cuerpos ).

Otros procesos que involucran más de dos partículas en estado final para los cuales se realizaron experimentos cinemáticamente completos incluyen la doble ionización del objetivo por impacto de electrones, [5] transferencia-ionización (es decir, un electrón objetivo es expulsado al continuo mientras que un segundo electrón es capturado por el proyectil) por impacto de iones [6] y captura disociativa en colisiones p + H 2 , [7]donde la captura de un electrón al proyectil conduce a una fragmentación de la molécula diana. Los estudios sobre la doble ionización y la transferencia-ionización revelaron el importante papel de los efectos de correlación electrón-electrón en los procesos que involucran múltiples electrones. En la captura disociativa se observó una interferencia mecánica cuántica pronunciada, a partir de la cual se obtuvo información detallada sobre el ángulo de fase, que a su vez proporciona información sensible sobre la dinámica de pocos cuerpos.

Referencias

  1. ^ Ehrhardt, H .; Schulz, M .; Tekaat, T .; Willmann, K. (20 de enero de 1969). "Ionización del helio: correlación angular de los electrones dispersos y eyectados". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 22 (3): 89–92. Código Bibliográfico : 1969PhRvL..22 ... 89E . doi : 10.1103 / physrevlett.22.89 . ISSN  0031-9007 .
  2. ^ Ullrich, J; Moshammer, R; Dörner, R; Jagutzki, O; Mergel, V; Schmidt-Böcking, H; Spielberger, L (14 de julio de 1997). "Espectroscopía de momento de retroceso de iones" . Revista de Física B: Física Atómica, Molecular y Óptica . Publicación de IOP. 30 (13): 2917–2974. doi : 10.1088 / 0953-4075 / 30/13/006 . ISSN 0953-4075 . 
  3. ^ Schulz, M .; Moshammer, R .; Fischer, D .; Kollmus, H .; Madison, DH; Jones, S .; Ullrich, J. (2003). "Imagen tridimensional de procesos atómicos de cuatro cuerpos" . Naturaleza . Springer Nature. 422 (6927): 48–50. Código Bibliográfico : 2003Natur.422 ... 48S . doi : 10.1038 / nature01415 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0011-8F36-A . ISSN 0028-0836 . PMID 12621427 . S2CID 4422064 .   
  4. ^ Maydanyuk, NV; Hasan, A .; Foster, M .; Tooke, B .; Nanni, E .; Madison, DH; Schulz, M. (24 de junio de 2005). "Proyectil-Residual-Target-Ion Scattering después de una sola ionización de helio por impacto de protón lento". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 94 (24): 243201. Código Bibliográfico : 2005PhRvL..94x3201M . doi : 10.1103 / physrevlett.94.243201 . ISSN 0031-9007 . 
  5. ^ Dorn, A .; Moshammer, R .; Schröter, CD; Zouros, TJM; Schmitt, W .; Kollmus, H .; Mann, R .; Ullrich, J. (22 de marzo de 1999). "Doble ionización de helio por impacto de electrones rápidos". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 82 (12): 2496–2499. Código Bibliográfico : 1999PhRvL..82.2496D . doi : 10.1103 / physrevlett.82.2496 . ISSN 0031-9007 . 
  6. ↑ Mergel, V .; Dörner, R .; Khayyat, Kh .; Achler, M .; Weber, T .; Jagutzki, O .; Lüdde, HJ; Cocke, CL; Schmidt-Böcking, H. (12 de marzo de 2001). "Fuertes correlaciones en la función de onda de cantidad de movimiento del estado fundamental de He observadas en las distribuciones de cantidad de movimiento totalmente diferencial para el proceso de ionización por transferencia de p + Él". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 86 (11): 2257–2260. Código Bibliográfico : 2001PhRvL..86.2257M . doi : 10.1103 / physrevlett.86.2257 . ISSN 0031-9007 . PMID 11289903 .  
  7. ^ Lamichhane, BR; Arthanayaka, T .; Remolina, J .; Hasan, A .; Ciappina, MF; Navarrete, F .; Barrachina, RO; Lomsadze, RA; Schulz, M. (24 de agosto de 2017). "Estudio totalmente diferencial de captura con disociación vibratoria en colisiones p + H2" . Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 119 (8): 083402. Código Bibliográfico : 2017PhRvL.119h3402L . doi : 10.1103 / physrevlett.119.083402 . ISSN 0031-9007 . PMID 28952760 .  
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