atomare kollisioner

Atomare kollisioner, sammenstød mellem et atom eller en ion og elektroner, fotoner, atomer eller ioner; herved foregår der fysiske og i visse tilfælde kemiske processer, hvis beskrivelse og forståelse kan sammenfattes i studiet af atomare kollisioner. Meget nært relateret hertil — og ofte også omfattet af samme betegnelse — er de stødprocesser, hvori molekyler eller molekylioner indgår.

I store dele af verdensrummet, hvor der findes frie atomer, ioner eller molekyler som fx i Jordens, Solens samt de øvrige planeters og stjerners atmosfærer eller i det interstellare rum, er atomare stødprocesser meget betydningsfulde. Fx bestemmes formen på solspektret i det synlige område, et emne af fundamental betydning for alt liv på Jorden, af fotoners kollisioner med negative brintioner på Solens overflade. De astrofysiske og atmosfærefysiske stødprocesser kan i nogle tilfælde udforskes fra Jorden, nemlig når processen er ledsaget af lysudsendelse (fx nordlys) eller anden elektromagnetisk stråling, der kan trænge igennem Jordens atmosfære, eller de kan studeres ved hjælp af udstyr, der opsendes med balloner, raketter eller rumfartøjer.

På Jorden er atomare kollisioner betydningsfulde inden for mange grene af naturvidenskab og teknologi. Som eksempler kan nævnes stødprocesser i gasser, der udnyttes til frembringelse af elektriske lyskilder og gaslasere, eller stødprocesser på overflader og i faste stoffer, hvorved det er muligt at opnå informationer om de geometriske strukturer eller om den kemiske sammensætning af disse materialer. Ved hjælp af acceleratorer, der frembringer energirige elektroner, fotoner eller ioner, er det også muligt via atomare kollisioner at modificere de mekaniske, kemiske eller elektroniske egenskaber hos faste stoffer, hvilket har bidraget til udvikling af nye eller forbedrede materialer. Atomare kollisioner, der finder sted i levende væv, udnyttes fx inden for strålebehandling og til at frembringe mutationer hos planter. Kollisionsprocesser mellem ioner indtager en central rolle inden for fusionsforskningen, som tilstræber en energiproduktion gennem sammensmeltning af atomare ioner.

Atomare kollisioner kan inddeles i elastiske kollisioner, for hvilke det gælder, at den totale kinetiske energi af de kolliderende atomer er den samme før og efter kollisionen, samt uelastiske kollisioner, i hvilke en del af den kinetiske energi anvendes til at excitere eller ionisere de kolliderende atomer.