Chapitre 13
T h é o r i ed el ad i ff u s i o n
Jusqu’à présent, nous avons étudié principalement les états liés, et les états
de diffusion n’ont été examinés que dans le cas à une dimension (§ 8.3.4).
Cependant, des informations essentielles sur les interactions entre particules,
atomes, molécules, etc., ainsi que sur la structure des objets composés, peuvent
être obtenues par des expériences de diffusion
1 (ou de collision). Les états liés
ne donnent que des informations partielles sur ces interactions − et parfois
ils n’existent même pas −, tandis qu’il est pratiquement toujours possible
de réaliser des expériences de collision. Dans un premier temps, nous allons
examiner la diffusion par un potentiel, qui permet de décrire les collisions
élastiques de deux particules incidentes de masses m 1 et m 2 .E ne ff e t ,e n
se plaçant dans le référentiel du centre de masse
2 , on se ramène au cas d’une
particule de masse m =(m 1 m 2 )/(m 1 + m 2 ) dans un potentiel (exercice 7.5.6).
Nous généraliserons ensuite le formalisme aux collisions inélastiques.
Les sections 13.1 et 13.2 développent le formalisme élémentaire de la théorie de la diffusion élastique, en mettant l’accent sur la limite de basse énergie,
qui joue un rôle très important en pratique. La section 13.3 généralise le formalisme au cas inélastique, ou plus exactement décrit la répercussion des voies
inélastiques sur la diffusion élastique. La section 13.4 est consacrée à des développements plus formels et la section 13.5 traite de l’approche opératorielle
de la diffusion.
1. La terminologie française prête à confusion : diffusion a deux significations, soit collision d’une particule sur une autre, soit mouvement régi par une équation de diffusion,
souvent relié à une marche aléatoire. Cette ambiguïté n’existe pas en anglais : collision est
traduit par “scattering” et diffusion par “diffusion”.
2. Dans les anneaux de collision comme le LHC (Large Hadron Collider), anneau de
collision proton-proton mis en service au CERN en 2009, le référentiel du centre de masse
est identique à celui du laboratoire.
T h é o r i ed el ad i ff u s i o n
Jusqu’à présent, nous avons étudié principalement les états liés, et les états
de diffusion n’ont été examinés que dans le cas à une dimension (§ 8.3.4).
Cependant, des informations essentielles sur les interactions entre particules,
atomes, molécules, etc., ainsi que sur la structure des objets composés, peuvent
être obtenues par des expériences de diffusion
1 (ou de collision). Les états liés
ne donnent que des informations partielles sur ces interactions − et parfois
ils n’existent même pas −, tandis qu’il est pratiquement toujours possible
de réaliser des expériences de collision. Dans un premier temps, nous allons
examiner la diffusion par un potentiel, qui permet de décrire les collisions
élastiques de deux particules incidentes de masses m 1 et m 2 .E ne ff e t ,e n
se plaçant dans le référentiel du centre de masse
2 , on se ramène au cas d’une
particule de masse m =(m 1 m 2 )/(m 1 + m 2 ) dans un potentiel (exercice 7.5.6).
Nous généraliserons ensuite le formalisme aux collisions inélastiques.
Les sections 13.1 et 13.2 développent le formalisme élémentaire de la théorie de la diffusion élastique, en mettant l’accent sur la limite de basse énergie,
qui joue un rôle très important en pratique. La section 13.3 généralise le formalisme au cas inélastique, ou plus exactement décrit la répercussion des voies
inélastiques sur la diffusion élastique. La section 13.4 est consacrée à des développements plus formels et la section 13.5 traite de l’approche opératorielle
de la diffusion.
1. La terminologie française prête à confusion : diffusion a deux significations, soit collision d’une particule sur une autre, soit mouvement régi par une équation de diffusion,
souvent relié à une marche aléatoire. Cette ambiguïté n’existe pas en anglais : collision est
traduit par “scattering” et diffusion par “diffusion”.
2. Dans les anneaux de collision comme le LHC (Large Hadron Collider), anneau de
collision proton-proton mis en service au CERN en 2009, le référentiel du centre de masse
est identique à celui du laboratoire.