¿El límite de alta energía del proceso de ionización recupera la dispersión elástica?

En mi comprensión intuitiva previa, cuando alguna partícula se dispersa con un electrón en estado ligado y conduce a un estado final continuo con energía de retroceso mucho mayor que la energía de ligadura inicial, el proceso debería ser similar a la dispersión elástica, ya que la transferencia de cantidad de movimiento q es grande y se puede tomar el estado inicial como onda plana.

Sin embargo, en alguna literatura sobre detección directa de materia oscura basada en ionización, el cálculo parece no recuperar el límite de dispersión elástica. En estos casos, es necesario calcular el factor de forma de ionización

F | mi i q X | i

con i que denota el electrón enlazado inicial con un nivel de energía discreto, F que denota el continuo de estado final y mi i q X siendo la transferencia de cantidad de movimiento. Cuando el estado inicial es de onda plana, esto conduce a la conservación del momento. d ( pag i + q pag F ) . Para estados ligados como los electrones alrededor del XENÓN, el factor atómico está relacionado con la superposición espacial entre F | y mi i q X | i , que parece disminuir con la energía de retroceso. Esto es muy sorprendente para nosotros al principio. Y luego encontramos la figura 7 de https://arxiv.org/abs/1904.07127 , que afirma que cuando la energía de retroceso es de 2 keV, el factor de forma está dominado por norte = 3 cáscara, en lugar de norte = 4 o norte = 5 con más electrones de enlace. Esto parece indicar también que el límite de alta energía de ionización se desvía de la dispersión elástica.

Esto es realmente algo confuso para mí. ¿Hay alguna comprensión más intuitiva para explicar por qué el límite de alta energía de ionización se desvía de la dispersión elástica o algunos cálculos/documentos anteriores?

Respuestas (1)

Esto es solo un comentario:

La dispersión elástica de dos partículas significa que no hay cambio en la energía y solo los ángulos son importantes en el sistema del centro de masa, ya sea en la mecánica clásica o en las interacciones cuánticas.

No está claro cuál es la dispersión elástica en su pregunta a+b-->a+b, ya que un átomo ionizado no es lo mismo que uno neutro. La pista de que el límite podría no ser el límite elástico proviene de su cita:

el factor de forma está dominado

Los factores de forma se utilizan cuando la sección transversal (en el sentido real del tamaño efectivo) de la interacción puede variar debido a la estructura del objetivo. Aquí está el de física atómica . La palabra en sí describe que la forma/tamaño efectivo de la sección transversal cambia según la energía de la interacción.

Que las personas tengan éxito en describir interacciones de baja energía, 2 keV es de baja energía, no significa que la fórmula tenga que ajustarse a altas energías, incluso en el límite. Si no se ajusta al límite significa que la interacción de baja energía es lo suficientemente importante como para diferir mucho de la dispersión elástica, y eso es lo que domina el comportamiento de la fórmula para baja energía.