¿Se produce una dispersión de 2→22→22\to 2 partículas en un plano?

Estoy leyendo un libro de texto de física que utiliza implícitamente esta suposición al tratar con la dispersión de electrones de fotones. En general, no veo por qué esto es cierto. Puedo imaginar que los dos primeros momentos de las partículas abarcan el plano xy y los dos segundos abarcan el plano xz, por ejemplo, siempre que las componentes z de los momentos finales sean iguales y opuestas.

Probablemente estén usando el marco del centro de masa, en el que la dispersión ocurre en un plano.
Siempre puede realizar una transformación de Lorentz en un marco donde la dispersión está en un plano.
@Prahar Estoy mirando específicamente el problema QFT 9.1 de Schwartz. donde el considera γ ϕ → γ ϕ en escalar QED en el marco COM. Ahora me queda claro que existe algún marco donde la dispersión está en un plano. Pero no veo por qué se mantiene para el marco COM.
@Javier (traté de etiquetarte también)
Se mantiene en el marco COM porque las velocidades iniciales son paralelas y, por lo tanto, no definen un plano, solo una línea, y lo mismo sucede con las velocidades finales. Por lo tanto, las velocidades inicial+final definen un plano.
@Dwagg - Conservación del impulso. En el marco del centro de masa, las dos partículas entrantes viajan una frente a la otra (por lo que se encuentran a lo largo de una sola línea). El 3-momento neto es cero. Por conservación del momento, el 3-momento neto de las 2 partículas salientes también debe ser cero, de modo que las partículas salientes también deben viajar una frente a la otra en una sola línea. Las dos líneas (entrante y saliente) se cruzan en el punto de colisión. Ahora convéncete de que esta geometría (dos líneas que se cruzan) forma necesariamente un plano. Este es entonces el plano de colisión.

Respuestas (2)

Tienes razón en que no hay razón para que las colisiones de 2 partículas estén restringidas a un avión. Sin embargo, si una de las partículas tiene masa, siempre hay un marco de referencia donde la acción ocurre en un plano. Para la colisión electrón-fotón, si vas al marco de reposo del electrón, entonces hay tres vectores de momento: el momento anterior a la colisión del fotón, el momento posterior a la colisión del fotón y el momento posterior a la colisión del electrón. Para conservar la cantidad de movimiento, estos tres vectores deben estar en el mismo plano.

Si está estudiando la dispersión de Compton, entonces los electrones en los experimentos están unidos a los átomos, lo que los hace inmóviles en el marco del laboratorio en comparación con el fotón entrante. Esto hace que sea válido estudiar el problema en dos dimensiones.

No, no es necesariamente en un avión. El libro de texto lo ha simplificado para su análisis. En primer lugar, si siempre estuviera en un avión, sería una gran noticia. En segundo lugar, la sección transversal (que es perpendicular al movimiento de las partículas) debe tener dos dimensiones para que haya alguna posibilidad de colisión. Así que hay al menos una cierta cantidad de una tercera dimensión en sus caminos.

¿Se produce una dispersión de 2→22→22\to 2 partículas en un plano?
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