Dispersión de Electrones por el Núcleo

La dispersión de electrones por el núcleo, ha proporcionado la información mas precisa sobre el tamaño y la distribución de carga nuclear. Los electrones constituyen una mejor sonda nuclear que las partículas alfa de la dispersión de Rutherford, ya que son partículas puntuales y pueden penetrar en el núcleo.

Para energías bajas y en condiciones donde el electrón no penetra en el núcleo, la dispersión de electrones puede ser descrita por la fórmula de Rutherford. La fórmula de Rutherford es una expresión analítica para la sección transversal de dispersión diferencial, y para una carga de proyectil 1, es

A medida que se eleva la energía de los electrones lo suficiente, como para hacerla una sonda nuclear eficaz, se vuelven significativos un determinado número de otros efectos, y el comportamiento de dispersión es distinto de la fórmula de Rutherford. Los electrones de sondeo son relativistas, producen un significativo retroceso nuclear, e interactúan a través de su momento magnético así como a través de su carga. Cuando se tienen en cuenta el momento magnético y el retroceso, la expresión se llama sección transversal Mott:

En la década de 1950, se produjo un período importante en la investigación del tamaño y la estructura nuclear con la obra de Robert Hofstadter y otros, que compararon sus resultados de dispersión de alta energía de electrones, con la sección transversal Mott. La ilustración de abajo sobre el trabajo de Hofstadter, muestra la divergencia de la sección transversal Mott, que indica que los electrones están penetrando en el núcleo -se evidencia la diferencia con la dispersión de partícula puntual de la estructura del núcleo-.

Este período productivo de investigación con la dispersión de electrones, construyó la imagen del núcleo como una distribución esférica de carga positiva de densidad esencialmente constante, de modo que el radio nuclear puede ser modelado por la fórmula:

Calcular

confirmando el modelo de Fermi para el radio nuclear.