La diffusion élastique se produit lorsque deux particules ou plus entrent en collision sans aucune perte d’énergie. Cela signifie que même si les directions des particules peuvent changer, l’énergie cinétique totale du système, ou énergie de mouvement, est toujours conservée. Le terme diffusion élastique est généralement utilisé en physique des particules, qui est l’étude des particules microscopiques, mais une collision élastique peut également avoir lieu entre des objets macroscopiques. Une collision inélastique se produit lorsque de l’énergie est perdue pendant la collision.
Le terme diffusion élastique vient de la théorie de la diffusion, qui est un ensemble de règles et d’équations qui décrivent comment les particules et les ondes interagissent. Dans le monde macroscopique, lorsque deux objets entrent en collision, il s’agit généralement d’une collision physique. En physique des particules, cependant, les objets peuvent entrer en collision par d’autres forces, y compris les collisions électromagnétiques. Une collision élastique peut se produire entre n’importe quel objet et dans n’importe quel type de collision.
La diffusion élastique est très importante en physique des particules. Lorsque des électrons entrent en collision avec d’autres particules, par exemple, la collision est élastique car aucune énergie n’est perdue. C’est ce qu’on appelle la diffusion Rutherford et c’est un phénomène qui a conduit à la découverte de la structure de l’atome.
Dans le monde macroscopique ou physique, il est exceptionnellement peu probable qu’une véritable collision élastique se produise entre deux grands objets. Cela est dû aux forces environnantes ainsi qu’aux vibrations qui se produisent à l’intérieur de grands objets. Dans certaines situations, cependant, une collision peut être considérée comme élastique. Ceci est utile car cela permet d’estimer la vitesse et la direction prédites de deux objets après une collision à l’aide de méthodes plus simples.
Un exemple courant de diffusion élastique dans le monde physique est la collision de deux boules de billard. Bien qu’une petite quantité d’énergie soit perdue dans cette collision en raison de la friction, celle-ci est suffisamment petite pour être négligeable. Lorsque deux boules de billard entrent en collision, la deuxième boule gagne presque exactement la quantité d’énergie que la première boule perd, de sorte que l’énergie cinétique totale du système est conservée.
La diffusion inélastique se produit lorsque l’énergie totale des deux objets en collision ou plus n’est pas conservée. Dans les collisions entre objets du monde réel, les collisions inélastiques sont beaucoup plus courantes. Cela est principalement dû aux vibrations supplémentaires qui se produiront lorsqu’un gros objet entre en collision avec un autre, car ces vibrations consomment de l’énergie qui aurait été utilisée pour le mouvement. Cependant, la quantité de mouvement est toujours conservée dans les collisions élastiques et inélastiques.