1922-ben Arthur Holly Compton, miután végzett néhány tanulmányt az interakcióról sugárzási anyag, rájött, hogy amikor egy röntgensugár elért egy széncélpontot, akkor szenvedett terjed. Kezdetben Compton nem észlelt semmi rosszat, mivel a mérései azt mutatták, hogy a szórt sugár frekvenciája más, mint a beeső sugár, közvetlenül azután, hogy áthaladt a célon.
A hullámelmélet szerint ezt a koncepciót magától értetődőnek vették, mivel a hullám frekvenciáját egyetlen vele együtt előforduló jelenség sem változtatja meg, jellemző az azt előállító forrásra. De kísérletezéssel azt találták, hogy a szórt röntgensugarak frekvenciája az eltérési szögtől függően mindig alacsonyabb volt, mint a beeső röntgensugarak frekvenciája. Az alábbi ábra bemutatja ennek a jelenségnek az ismert sémáját Compton Effect.
A történtek megmagyarázására Comptont Einstein megközelítése inspirálta, vagyis a röntgensugarakat részecskesugaraknak, a kölcsönhatást pedig részecskék ütközéseként értelmezte. A beeső foton energiája Einstein és Planck szerint h.f lenne; és a szétszórt fotonnak van egy elektronja, az energiamegmaradás törvényének megfelelően.
A megközelítés tökéletesen működött, de a Compton még tovább ment. Az interakciót a lineáris impulzus megőrzésének törvénye szempontjából is vizsgálta. Kísérletileg ellenőrizte, hogy ez a törvény több szórási szögre is érvényes, mindaddig, amíg a foton lineáris momentuma
Hol:
- ç - a fény sebessége vákuumban
- H - ez Planck állandója
- λ - a sugárzás hullámhossza
A Felhőkamra feltalálója (Charles Wilson) a Comptonnal együttműködve kísérletileg megkapta a fotonok és a szórt elektronok pályáit. Két jellemző figyelemre méltó a fenti kifejezésben: az egyik maga a lineáris impulzus újradefiniálása, amely nem írható így mv, mert a fotonnak nincs tömege; a másik megfigyelhető jellemző pedig az, hogy egyértelmű összefüggés jön létre a tipikus sejtek mennyisége, vagyis az anyag és a jellegzetesen hullámzó mennyiség között.
Compton még egy olyan módszert is kifejlesztett, amely bebizonyította, hogy a foton és az elektron egyszerre szóródott szét, ami kizárta a sugárzás abszorpciójával és az azt követő emissziójával kapcsolatos magyarázatokat.
Írta: Domitiano Marques
Fizikából végzett
