Физический энциклопедический словарь
СЕЧЕНИЕ
(эффективное сечение), величина, характеризующая вероятность перехода системы двух сталкивающихся ч-ц в результате их рассеяния (упругого или неупругого) в определённое конечное состояние. С. s равно отношению числа dN таких переходов в ед. времени к плотности nv потока рассеиваемых ч-ц, падающих на мишень, т. е. к числу ч-ц, проходящих в ед. времени через единичную площадку, перпендикулярную к их скорости v (n — плотность числа падающих ч-ц): a=dN/nv. Т. о., С. имеет размерность площади. Разл. типам переходов, наблюдаемых при рассеянии ч-ц, соответствуют разные С. Упругое рассеяние ч-ц характеризуют дифференциальным сечением ds/dW, равным отношению числа ч-ц, упруго рассеянных в ед. времени в ед. телесного угла, к потоку падающих ч-ц (dW— элемент телесного угла), и полным сечением s, равным интегралу дифф. сечения, взятому по полному телесному углу W=4p стер. На рис. схематически изображён процесс упругого рассеяния точечных «классич.» ч-ц на шарике радиуса R0 с «абсолютно жёсткой» поверхностью; полное С. рассеяния равно геом. сечению шарика: s=pR20.
При наличии неупругих процессов полное С. складывается из С. упругих и неупругих процессов. Для более детальной хар-ки рассеяния вводят С. для отд. типов (каналов) неупругих реакций. Для множественных процессов важное значение имеют т. н. инклюзивные сечения, описывающие вероятность появления в данном столкновении к.-л. определённой ч-цы или группы ч-ц.
Если вз-ствие между сталкивающимися ч-цами велико и быстро падает с увеличением расстояния, то С. по порядку величины, как правило, равно квадрату радиуса действия сил или геом. сечению системы (см. рис.);
Схема, поясняющая упругое рассеяние «классич.» ч-цы на «абсолютно твёрдом» шарике. Рассеянию на угол q=p-a отвечает прицельный параметр r=R0sin(a/2)=R0cos(q/2), а сечение ds рассеяния в телесный угол dW=2psinqdq равно площади заштрихованного кольца: ds=2prdr=(p/2)R20sinqidq, т.е. дифф. сечение ds/dW=R20/4, а полное сечение упругого рассеяния равно геом. сечению шарика: s=pR20. При учёте квант. (волн.) св-в ч-ц сечение получается иным. В предельном случае l->R0 (l=ћ/р — длина волны де Бройля ч-цы, р — её импульс) рассеяние сферически симметрично, а полное сечение в 4 раза больше классического: sкв=4pR20. При l<-R0 рассеяние на конечные углы (q?0) напоминает классическое, однако под очень малыми углами dq=l/R0 происходит волновое «дифракц.» рассеяние с сечением pR20; т. о., полное сечение с учётом дифракции вдвое больше классического: s=2pR20. однако вследствие специфич. квантовомеханич. явлений С. могут существенно отличаться от этих значений (напр., в случаях резонансного рассеяния и Рамзауэра эффекта).
Эксперим. измерения С. рассеяния дают сведения о структуре сталкивающихся ч-ц. Так, измерения сечения упругого рассеяния a-частиц атомами позволили открыть ат. ядро, а упругого рассеяния эл-нов нуклонами — определить радиусы нуклонов и распределение в них электрич. заряда и магн. момента (т. н. эл.-магн. формфакторы). Понятие «С.» используется также в кинетич. ур-ниях, описывающих неравновесные процессы в статистич. физике.