La dispersión elástica es una forma de dispersión de partículas en la teoría de la dispersión , la física nuclear y la física de partículas . En este proceso, los estados internos de las partículas involucradas permanecen iguales. En el caso no relativista, donde las velocidades relativas de las partículas son mucho menores que la velocidad de la luz , la dispersión elástica simplemente significa que se conserva la energía cinética total del sistema. [1] A velocidades relativistas, la dispersión elástica también requiere que el estado final tenga la misma cantidad de partículas que el estado inicial y que sean del mismo tipo. [2]
Cuando la partícula incidente, como una partícula alfa o un electrón , se difracta en el potencial de Coulomb de átomos y moléculas , el proceso de dispersión elástica se denomina dispersión de Rutherford . En muchas técnicas de difracción de electrones , como la difracción de electrones de alta energía por reflexión ( RHEED ), la difracción de electrones por transmisión (TED) y la difracción de electrones en gas (GED), donde los electrones incidentes tienen una energía suficientemente alta (>10 keV), la dispersión elástica de electrones se convierte en el componente principal del proceso de dispersión y la intensidad de la dispersión se expresa como una función de la transferencia de momento definida como la diferencia entre el vector de momento del electrón incidente y el del electrón disperso.
En el caso de partículas con una masa igual o superior a la de un protón, la dispersión elástica es uno de los principales métodos de interacción de las partículas con la materia. A energías relativistas, los protones, neutrones, iones de helio e iones HZE sufrirán numerosas colisiones elásticas antes de disiparse. Esta es una de las principales preocupaciones en el caso de muchos tipos de radiación ionizante , incluidos los rayos cósmicos galácticos , los fenómenos de protones solares , los neutrones libres en el diseño de armas nucleares y reactores nucleares , el diseño de naves espaciales y el estudio del campo magnético de la Tierra . Al diseñar un escudo biológico eficaz , se debe prestar la debida atención a la transferencia de energía lineal de las partículas a medida que se propagan a través del escudo. En los reactores nucleares, la trayectoria libre media del neutrón es fundamental, ya que sufre dispersión elástica en su camino hacia convertirse en un neutrón térmico de movimiento lento .
Además de la dispersión elástica, las partículas cargadas también sufren efectos de su carga elemental , que las repele lejos de los núcleos y hace que su trayectoria se curve dentro de un campo eléctrico . Las partículas también pueden sufrir dispersión y captura inelásticas debido a reacciones nucleares. Los protones y neutrones hacen esto con más frecuencia que las partículas más pesadas. Los neutrones también son capaces de causar fisión en un núcleo incidente. Los núcleos ligeros como el deuterio y el litio pueden combinarse en la fusión nuclear .