Streutheorie

Streutheorie,

 

Quantenmechanik: zusammenfassende Bezeichnung für verschiedene Formalismen (einschließlich der diesen zugrunde liegenden theoretischen Annahmen), die zur quantenmechanischen Beschreibung der Streuung mikrophysikalischer Systeme (z. B. Atome, Kerne, Elementarteilchen) aneinander dienen. Sie entsprechen insofern klassischen Stoßsystemen (Stoß), als auch bei ihnen Teilchen in eine Reaktionszone einlaufen und (gegebenenfalls andersartige) Teilchen aus dieser Zone auslaufen (Reaktion). Die mikrophysikalischen Streuprozesse unterscheiden sich grundsätzlich von klassischen Stoßprozessen, da sie nicht vollständig raumzeitlich beschrieben werden können, insbesondere nicht in den jeweiligen Reaktionskanälen (Kanal); den beteiligten Teilchen lassen sich deshalb keine Bahnen zuordnen. Die Aussagen der quantenmechanischen Streutheorien haben daher Wahrscheinlichkeitscharakter; sie besagen etwa: Werden Teilchen mit bestimmten Eigenschaften (z. B. Impuls und Energie) aneinander gestreut, dann treten (andere) Teilchen spezifischer Art und Eigenschaft mit der angegebenen Wahrscheinlichkeit im Ausgangskanal auf. Eine zusätzliche Betrachtung erfordert die Streuung identischer, d. h. ununterscheidbarer Teilchen (z. B. zweier Elektronen) aneinander. Die von der Streutheorie gelieferte Größe für die Wahrscheinlichkeit eines Streuprozesses ist im Allgemeinen der entsprechende Wirkungsquerschnitt, der experimentell bestimmt werden kann.

 

Neben streng quantenmechanischen beziehungsweise quantenfeldtheoretischen Formulierungen der Streutheorie gibt es v. a. in der Atom- und Kernphysik auch halbklassische und klassische Näherungen. Die Güte solcher Näherungen ist umso besser, je größer die Wirkungen der Streupartner im Vergleich zum planckschen Wirkungsquantum sind. Eine einfache Formulierung der Streutheorie ergibt sich, wenn die potenzielle Energie zweier elastisch aneinander gestreuter Teilchen in Abhängigkeit vom Ort bekannt ist. In diesem Fall lässt sich der Streuprozess auf die Bewegung eines Teilchens in einem Potenzialfeld reduzieren (Potenzialstreuung).