Det var i året 1922, at Arthur Holly Compton, efter at have gennemført nogle studier om interaktion strålingsmateriale, indså, at når en røntgenstråle ramte et kulstofmål, led det en breder sig. Oprindeligt bemærkede Compton intet galt, da hans målinger viste, at den spredte stråle havde en anden frekvens end den indfaldende stråle lige efter at den passerede gennem målet.
Ifølge bølgeteorien blev dette koncept taget for givet, da frekvensen af en bølge ikke ændres af noget fænomen, der opstår med den, da den er karakteristisk for den kilde, der producerer den. Men hvad der blev fundet ved eksperimentering var, at frekvensen af de spredte røntgenstråler altid var lavere end frekvensen af de indfaldende røntgenstråler afhængigt af afvigelsesvinklen. Figuren nedenfor viser os skemaet for forekomsten af dette fænomen, kendt som Compton-effekt.
For at forklare, hvad der skete, blev Compton inspireret af Einsteins tilgang, dvs. han fortolkede røntgenstrålerne som stråler af partikler og interaktionen som en kollision af partikler. Energien fra den hændende foton, ifølge Einstein og Planck, ville være h.f; og den spredte foton ville have en elektron i henhold til loven om energibesparelse.
Tilgangen fungerede perfekt, men Compton gik endnu længere. Han undersøgte også samspillet med hensyn til loven om bevarelse af lineær momentum. Eksperimentelt verificerede han, at denne lov var gyldig i flere spredningsvinkler, så længe fotonets lineære øjeblik var defineret som
Hvor:
- ç - er lysets hastighed i et vakuum
- H - er Plancks konstant
- λ - er bølgelængden af strålingen
Opfinderen af Cloud Chamber (Charles Wilson) opnåede eksperimentelt banerne for fotoner og spredte elektroner i samarbejde med Compton. To funktioner er bemærkelsesværdige i ovenstående udtryk: den ene er omdefinitionen af selve det lineære momentum, som ikke kan skrives som mv, fordi fotonet ikke har nogen masse; og det andet kendetegn, der kan observeres, er etableringen af en klar sammenhæng mellem en typisk mængde blodlegemer, det vil sige stof og en karakteristisk undulerende mængde.
Compton udviklede yderligere en metode, der beviste, at foton og elektron blev spredt samtidigt, hvilket udelukkede forklaringer, der involverede absorption og efterfølgende udsendelse af stråling.
Af Domitiano Marques
Uddannet i fysik
