III: Teoria della diffusione: Volume 3

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Titolo originale:

III: Scattering Theory: Volume 3

Contenuto del libro:

La teoria della diffusione è lo studio di un sistema interagente su una scala di tempo e/o di distanza grande rispetto alla scala dell'interazione stessa. In quanto tale, è il mezzo più efficace, a volte l'unico, per studiare la natura microscopica.

Per comprendere l'importanza della teoria della dispersione, si consideri la varietà di modi in cui essa si presenta. In primo luogo, ci sono vari fenomeni in natura (come l'azzurro del cielo) che sono il risultato della dispersione. Per comprendere il fenomeno (e identificarlo come il risultato della dispersione) è necessario comprendere la dinamica sottostante e la relativa teoria della dispersione.

In secondo luogo, spesso si vuole utilizzare la diffusione di onde o particelle di cui si conosce la dinamica per determinare la struttura e la posizione di oggetti piccoli o inaccessibili. Ad esempio, nella cristallografia a raggi X (che ha portato alla scoperta del DNA), nella tomografia e nel rilevamento di oggetti sottomarini tramite sonar, la dinamica sottostante è ben compresa. Quello che si vorrebbe costruire sono corrispondenze che colleghino, attraverso la dinamica, la posizione, la forma e la struttura interna dell'oggetto ai dati di diffusione.

Idealmente, la corrispondenza dovrebbe essere una formula esplicita che permetta di ricostruire, almeno approssimativamente, l'oggetto dai dati di diffusione. La prova principale di qualsiasi proposta di dinamica delle particelle è se si può costruire per la dinamica una teoria della diffusione che predice i dati sperimentali osservati. La teoria dello scattering non è sempre stata così centrale nella fisica.

Anche se la sezione d'urto di Coulomb avrebbe potuto essere calcolata da Newton, se si fosse preoccupato di porre la domanda giusta, il suo calcolo è generalmente attribuito a Rutherford più di duecento anni dopo. Naturalmente, il calcolo di Rutherford era legato al primo esperimento di fisica nucleare.