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 la colisión. Si el estado final de la colisión involucra n partículas, se deben determinar 3n componentes de momento (3 coordenadas cartesianas para cada partícula). Sin embargo, estos componentes están vinculados entre sí por la conservación del momento en cada dirección (3 ecuaciones) y la conservación de la energía (1 ecuación), de modo que solo 3n-4 componentes son linealmente independientes. Por lo tanto, la medición de 3n-4 componentes de momento constituye un experimento cinemáticamente completo.
Si el estado final involucra solo dos partículas (por ejemplo, en el experimento de Rutherford sobre dispersión elástica), entonces solo se necesita detectar una partícula. Sin embargo, para procesos que conducen a tres productos de colisión, como por ejemplo la ionización simple del átomo objetivo, entonces se necesita analizar el momento de dos partículas (para una de ellas es suficiente medir dos componentes del momento) y medirlas en coincidencia. Se puede detectar cualquier par de las tres partículas del estado final (es decir, el proyectil disperso, el electrón expulsado y el ion objetivo que retrocede). El primer experimento cinemáticamente completo sobre ionización simple se realizó para el impacto de electrones. [1] Allí, se analizó 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 en muchos órdenes de magnitud menores que para el impacto de electrones y no se pueden medir con técnicas estándar para iones pesados rápidos. Además, solo con la llegada de la espectroscopia de momento de iones de retroceso de objetivo 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 mediante el análisis del momento de los iones de retroceso y los electrones expulsados. [3] Para el impacto de protones a energías mucho menores, también se realizaron experimentos cinemáticamente completos mediante el análisis del momento de los proyectiles dispersos y los iones de retroceso. [4] Estos estudios desempeñan un papel importante en el contexto del problema de pocos cuerpos (consulte 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] la ionización por transferencia (es decir, un electrón objetivo es expulsado al continuo mientras un segundo electrón es capturado por el proyectil) por impacto de iones [6] y la captura disociativa en colisiones p + H 2 , [7] donde la captura de un electrón al proyectil conduce a una fragmentación de la molécula objetivo. Estudios sobre doble ionización e ionización por transferencia revelaron el importante papel de los efectos de correlación electrón-electrón en procesos que involucran múltiples electrones. En la captura disociativa se observó una interferencia cuántico-mecánica pronunciada, 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.