Parámetro de impacto

Distancia entre la trayectoria de un proyectil y el centro de un campo potencial que lo afecta

Parámetro de impacto  b y ángulo de dispersión  θ

En física , el parámetro de impacto b se define como la distancia perpendicular entre la trayectoria de un proyectil y el centro de un campo potencial U ( r ) creado por un objeto al que se aproxima el proyectil (véase el diagrama). Se suele hacer referencia a él en física nuclear (véase dispersión de Rutherford ) y en mecánica clásica .

El parámetro de impacto está relacionado con el ángulo de dispersión θ por ^[1]

${\displaystyle \theta =\pi -2b\int _{r_{\text{min}}}^{\infty }{\frac {dr}{r^{2}{\sqrt {1-(b/r)^{2}-2U/(mv_{\infty }^{2})}}}},}$

donde v _∞ es la velocidad del proyectil cuando está lejos del centro, y r _min es su distancia más cercana al centro. ^[2]

Dispersión desde una esfera dura

El ejemplo más simple que ilustra el uso del parámetro de impacto es el caso de la dispersión desde una esfera. Aquí, el objeto al que se acerca el proyectil es una esfera dura con un radio de . En el caso de una esfera dura, cuando , y para . Cuando , el proyectil no alcanza la esfera dura. Vemos inmediatamente que . Cuando , encontramos que ^[3] ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle U(r)=0}$ ${\displaystyle r>R}$ ${\displaystyle U(r)=\infty }$ ${\displaystyle r\leq R}$ ${\displaystyle b>R}$ ${\displaystyle \theta =0}$ ${\displaystyle b\leq R}$ ${\displaystyle b=R\cos {\tfrac {\theta }{2}}.}$

Centralidad de colisión

En la física nuclear de alta energía (específicamente, en los experimentos de haces en colisión ), las colisiones se pueden clasificar según su parámetro de impacto. Las colisiones centrales tienen , las colisiones periféricas tienen , y las colisiones ultraperiféricas (UPC) ^[4] tienen , donde los núcleos en colisión se ven como esferas duras con un radio de . ^{[ cita requerida ]} ${\displaystyle b\approx 0}$ ${\displaystyle 0<b<2R}$ ${\displaystyle b>2R}$ ${\displaystyle R}$

Debido a que la fuerza de color tiene un alcance extremadamente corto, no puede acoplar quarks que están separados por mucho más que el radio de un nucleón; por lo tanto, las interacciones fuertes se suprimen en colisiones periféricas y ultraperiféricas. Esto significa que la multiplicidad de partículas en estado final (el número total de partículas resultantes de la colisión), es típicamente mayor en las colisiones más centrales, debido a que los partones involucrados tienen la mayor probabilidad de interactuar de alguna manera. Esto ha llevado a que la multiplicidad de partículas cargadas se use como una medida común de la centralidad de la colisión, ya que las partículas cargadas son mucho más fáciles de detectar que las partículas sin carga. ^[5]

Debido a que las interacciones fuertes son prácticamente imposibles en las colisiones ultraperiféricas, se pueden utilizar para estudiar interacciones electromagnéticas (es decir, interacciones fotón-fotón , fotón-nucleón o fotón-núcleo) con baja contaminación de fondo. Debido a que las UPC suelen producir solo de dos a cuatro partículas en estado final, también son relativamente "limpias" en comparación con las colisiones centrales, que pueden producir cientos de partículas por evento .

Véase también

• Distancia de aproximación más cercana
• Trayectoria hiperbólica § Parámetro de impacto
• Geodésicas de Schwarzschild § Curvatura de la luz por la gravedad
• Pruebas de la relatividad general

Referencias

1. Landau LD y Lifshitz EM (1976) Mecánica , 3.ª ed., Pergamon Press. ISBN  0-08-021022-8 (tapa dura) e ISBN 0-08-029141-4 (tapa blanda). 
2. mitopercourseware, MIT (3 de septiembre de 2021). "Notas" (PDF) .
3. "Parámetro de impacto para la dispersión nuclear". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Consultado el 3 de septiembre de 2021 .
4. * Física relativista de iones pesados ​​sin contacto nuclear, CA Bertulani y G. Baur, Physics Today, marzo de 1994, pág. 22.
5. Drozhzhova, Tatiana (enero de 2017). "Centralidad y determinación del plano de eventos de colisión en ALICE en el LHC". Journal of Physics: Conference Series . 798 (1): 012061. Bibcode :2017JPhCS.798a2061D. doi : 10.1088/1742-6596/798/1/012061 .

• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/rutsca2.html