La dispersión de Mott , también conocida como dispersión de Coulomb inelástica de acoplamiento de espín , es la separación de los dos estados de espín de un haz de electrones mediante la dispersión del haz del campo de Coulomb de átomos pesados. Lleva el nombre de Nevill Francis Mott , quien fue el primero en desarrollar la teoría. Se utiliza principalmente para medir la polarización de espín de un haz de electrones.
En términos simples, la dispersión de Mott es similar a la dispersión de Rutherford, pero se utilizan electrones en lugar de partículas alfa, ya que no interactúan a través de la fuerza fuerte (solo débil y electromagnética). Esto les permite penetrar en el núcleo atómico , proporcionando una valiosa información sobre la estructura nuclear.
Los electrones a menudo se disparan a la hoja de oro porque el oro tiene un número atómico alto (Z), no es reactivo (no forma una capa de óxido) y se puede convertir fácilmente en una película delgada (lo que reduce la dispersión múltiple). La presencia de un término de órbita de espín en el potencial de dispersión introduce una dependencia de espín en la sección transversal de dispersión. Dos detectores en exactamente el mismo ángulo de dispersión a la izquierda y a la derecha de la lámina cuentan el número de electrones dispersos. La asimetría, A, dada por:
es proporcional al grado de polarización de espín P según A = SP, donde S es la función de Sherman .
La fórmula de la sección transversal de Mott es la descripción matemática de la dispersión de un haz de electrones de alta energía desde un punto del espacio con carga positiva del tamaño de un núcleo atómico. La dispersión de Mott es el patrón de difracción teórico producido por dicho modelo matemático. Se utiliza como punto de partida en los cálculos de estudios de difracción por dispersión de electrones.
La ecuación para la sección transversal de Mott incluye un término de dispersión inelástica para tener en cuenta el retroceso del protón o núcleo objetivo. También se puede corregir por los efectos relativistas de los electrones de alta energía y por su momento magnético. [1]
Cuando un patrón de difracción encontrado experimentalmente se desvía de la dispersión de Mott derivada matemáticamente, da pistas sobre el tamaño y la forma de un núcleo atómico [2] [1] Esto se debe a que la sección transversal de Mott asume solo interacciones puntuales-partícula Coulombic y magnéticas entre los electrones entrantes y el objetivo. Cuando el objetivo es una esfera cargada en lugar de un punto (como lo son todos los protones y núcleos reales), se pueden usar adiciones a la ecuación de la sección transversal de Mott ( términos de factor de forma ) para probar la distribución de la carga dentro de la esfera.
La aproximación de Born de la difracción de un haz de electrones por núcleos atómicos es una extensión de la dispersión de Mott. [3]
Referencias
- ^ a b "Dispersión de electrones de núcleos" . Hiperfísica . Consultado el 19 de marzo de 2020 .
- ^ Rose, YO (15 de febrero de 1948). "La distribución de carga en núcleos y la dispersión de electrones de alta energía". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 73 (4): 279–284. doi : 10.1103 / physrev.73.279 . hdl : 2027 / mdp.39015074122907 . ISSN 0031-899X .
- ^ Mott, NF; Massey, HSW (1965). La teoría de las colisiones atómicas (3ª ed.). Oxford: Clarendon Press. ISBN 978-0-19-851242-4. OCLC 537272 .
- Stohr, J .; Siegmann, HC (2006). Magnetismo: de los fundamentos a la dinámica a nanoescala . Berlín, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. doi : 10.1007 / 978-3-540-30283-4 . ISBN 978-3-540-30282-7.
- Gay, TJ; Dunning, FB (1992). "Polarimetría de electrones de Mott" . Revisión de instrumentos científicos . Publicación AIP. 63 (2): 1635–1651. doi : 10.1063 / 1.1143371 . ISSN 0034-6748 .