En física , la dispersión de Mott , también conocida como dispersión de Coulomb inelástica por acoplamiento de espín , es la separación de los dos estados de espín de un haz de electrones mediante la dispersión del haz fuera del campo de Coulomb de átomos pesados. Recibe su nombre en honor a Nevill Francis Mott , quien desarrolló por primera vez la teoría. Se utiliza principalmente para medir la polarización del 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 interacción fuerte (solo a través de la interacción débil y el electromagnetismo ), lo que permite que los electrones penetren en el núcleo atómico , lo que proporciona información valiosa sobre la estructura nuclear.
Los electrones se disparan a menudo a una lámina 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 fina (reduciendo la dispersión múltiple). La presencia de un término de espín-órbita en el potencial de dispersión introduce una dependencia del 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 eficaz de Mott es la descripción matemática de la dispersión de un haz de electrones de alta energía desde un punto del tamaño de un núcleo atómico con carga positiva en el espacio. 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 los estudios de difracción por dispersión de electrones.
La ecuación para la sección eficaz de Mott incluye un término de dispersión inelástica para tener en cuenta el retroceso del protón o núcleo objetivo. También se puede corregir para tener en cuenta los efectos relativistas de los electrones de alta energía y su momento magnético. [1]
Cuando un patrón de difracción encontrado experimentalmente se desvía de la dispersión de Mott derivada matemáticamente, proporciona pistas sobre el tamaño y la forma de un núcleo atómico [2] [1] La razón es que la sección eficaz de Mott supone solo interacciones magnéticas y coulombianas de partículas puntuales entre los electrones entrantes y el objetivo. Cuando el objetivo es una esfera cargada en lugar de un punto, se pueden utilizar adiciones a la ecuación de la sección eficaz de Mott ( términos de factor de forma ) para investigar la distribución de la carga dentro de la esfera.
La aproximación de Born de la difracción de un haz de electrones por los núcleos atómicos es una extensión de la dispersión de Mott. [3]
