Fue en el año 1922 que Arthur Holly Compton, tras realizar algunos estudios sobre interacción radiación-materia, se dio cuenta de que cuando un haz de rayos X golpeaba un objetivo de carbono, sufría una extensión. Inicialmente, Compton no notó nada extraño, ya que sus mediciones indicaron que el rayo disperso tenía una frecuencia diferente a la del rayo incidente justo después de atravesar el objetivo.
Según la teoría de las ondas, este concepto se daba por sentado, ya que la frecuencia de una onda no se ve alterada por ningún fenómeno que se presente con ella, siendo característica de la fuente que la produce. Pero lo que se encontró, a través de la experimentación, fue que la frecuencia de los rayos X dispersos era siempre menor que la frecuencia de los rayos X incidentes, dependiendo del ángulo de desviación. La siguiente figura nos muestra el esquema de ocurrencia de este fenómeno, conocido como Efecto Compton.
Para explicar lo sucedido, Compton se inspiró en el enfoque de Einstein, es decir, interpretó los rayos X como haces de partículas y la interacción como una colisión de partículas. La energía del fotón incidente, según Einstein y Planck, sería h.f; y el fotón disperso tendría un electrón, con respecto a la ley de conservación de energía.
El enfoque funcionó a la perfección, pero Compton fue aún más lejos. También investigó la interacción desde el punto de vista de la ley de conservación del momento lineal. Experimentalmente, verificó que esta ley era válida para varios ángulos de dispersión, siempre y cuando el momento lineal del fotón se definiera como
Dónde:
- C - es la velocidad de la luz en el vacío
- H - es la constante de Planck
- λ - es la longitud de onda de la radiación
El inventor de la cámara de nubes (Charles Wilson) obtuvo experimentalmente las trayectorias de fotones y electrones dispersos, en colaboración con Compton. Dos características son notables en la expresión anterior: una es la redefinición del momento lineal en sí, que no se puede escribir como mv, porque el fotón no tiene masa; y la otra característica que se puede observar es el establecimiento de una clara asociación entre una cantidad típica de corpúsculos, es decir, materia, y una cantidad característicamente ondulatoria.
Compton desarrolló aún más un método que demostró que el fotón y el electrón se dispersaban simultáneamente, lo que excluía explicaciones relacionadas con la absorción y posterior emisión de radiación.
Por Domitiano Marques
Licenciada en Física
