في عام 1922 ، ظهر آرثر هولي كومبتون ، بعد إجراء بعض الدراسات حول التفاعل مادة الإشعاع ، أدركت أنه عندما تصطدم شعاع الأشعة السينية بهدف الكربون ، فإنها تتعرض لـ ينتشر. في البداية ، لم يلاحظ كومبتون أي شيء خاطئ ، حيث أشارت قياساته إلى أن الحزمة المتناثرة لها تردد مختلف عن الحزمة الساقطة بعد مرورها مباشرة عبر الهدف.
وفقًا لنظرية الموجة ، تم اعتبار هذا المفهوم أمرًا مفروغًا منه ، حيث لا يتغير تواتر الموجة بأي ظاهرة تحدث معها ، كونها سمة من سمات المصدر الذي ينتجها. ولكن ما وجد ، من خلال التجربة ، هو أن تواتر الأشعة السينية المتناثرة كان دائمًا أقل من تكرار الأشعة السينية الساقطة ، اعتمادًا على زاوية الانحراف. يوضح الشكل أدناه مخطط حدوث هذه الظاهرة ، والمعروفة باسم تأثير كومبتون.
لشرح ما حدث ، استوحى كومبتون من نهج أينشتاين ، أي فسر الأشعة السينية على أنها حزم من الجسيمات والتفاعل على أنه تصادم للجسيمات. طاقة الفوتون الساقط ، وفقًا لأينشتاين وبلانك ، ستكون hf ؛ وسيكون للفوتون المبعثر إلكترون ، فيما يتعلق بقانون حفظ الطاقة.
نجح هذا النهج بشكل مثالي ، لكن كومبتون ذهب إلى أبعد من ذلك. كما قام بالتحقيق في التفاعل من وجهة نظر قانون حفظ الزخم الخطي. من الناحية التجريبية ، تحقق من أن هذا القانون صالح لعدة زوايا تشتت ، طالما تم تعريف العزم الخطي للفوتون على أنه
أين:
- ç - هي سرعة الضوء في الفراغ
- ح - هو ثابت بلانك
- λ - هو الطول الموجي للإشعاع
حصل مخترع الحجرة السحابية (تشارلز ويلسون) بشكل تجريبي على مسارات الفوتونات والإلكترونات المتناثرة ، بالتعاون مع كومبتون. ميزتان بارزتان في التعبير أعلاه: الأولى هي إعادة تعريف الزخم الخطي نفسه ، والذي لا يمكن كتابته على أنه م، لأن الفوتون ليس له كتلة ؛ والسمة الأخرى التي يمكن ملاحظتها هي إنشاء ارتباط واضح بين كمية نموذجية من الجسيمات ، أي المادة ، والكمية المتموجة المميزة.
طور كومبتون أيضًا طريقة أثبتت أن الفوتون والإلكترون يتشتتان في وقت واحد ، مما استبعد التفسيرات التي تنطوي على امتصاص وانبعاث الإشعاع اللاحق.
بقلم دوميتيانو ماركيز
تخرج في الفيزياء
