粒子碰撞

粒子碰撞（particle collision）是指兩個粒子彼此由遠及近發生相互作用，從而改變運動狀態或轉化為其他粒子的過程。又稱散射。

基本介紹

• 中文名：粒子碰撞
• 外文名：particle collision
• 別稱：散射
• 特徵 ：兩個粒子由遠及近發生相互作用

理論詮釋

微觀粒子的碰撞需用量子力學描述。由於量子力學中的不確定度關係，微觀粒子的位置和速度不可能同時精確測定，以一定初速運動的微觀粒子碰撞後的運動狀態也就不是唯一的，用量子力學的波動方程可確定碰撞後粒子處於任一種運動狀態的機率。另外，微觀粒子在碰撞過程中可因相互作用而產生或湮沒，這也是與巨觀物體之間的碰撞過程不同的。
微觀粒子的碰撞過程分彈性碰撞和非彈性碰撞兩種。彈性碰撞（又稱彈性散射）過程中，粒子之間只有動能的交換，而不發生粒子的種類、數目和內部運動狀態的改變。非彈性碰撞（又稱非彈性散射）過程中，或者發生粒子內部運動狀態的改變，或者發生粒子種類和數目的改變，這時粒子之間轉換的能量不僅是動能，還有與粒子的躍遷或粒子的產生和湮沒相關的能量。

帶電粒子的碰撞

帶電粒子（電子、離子）和中性粒子（原子、分子）之間的碰撞接近中性粒子之間的碰撞。

帶電粒子之間可以產生近距離的碰撞，這種碰撞只是一個粒子和另一個粒子相碰，一次碰撞的結果是至少有一個粒子的速度有明顯的偏轉。
除近碰撞外，帶電粒子之間還存在遠距離的碰撞。由於粒子之間的庫侖作用力是長程力，它的作用範圍一直延伸到以德拜長度為半徑的德拜球，德拜長度比起粒子間的近距離碰撞參量來是一個很長的距離，在這種遠距離的弱相互作用下的碰撞就是遠碰撞，它造成粒子速度的微小偏轉。
在電漿中，帶電粒子間的遠碰撞作用一般說來遠大於近碰撞，碰撞頻率主要是由遠碰撞決定。

帶電粒子之間碰撞的一個特點是：碰撞頻率v與T^3/2成反比，其中T是帶電粒子的溫度，T越高，v越小。這和氣體分子之間的碰撞性質完全不同。