זה היה בשנת 1922 כי ארתור הולי קומפטון, לאחר שערך כמה מחקרים על אינטראקציה חומר קרינה, הבין שכאשר קרן רנטגן פוגעת במטרת פחמן, היא סובלת מ פְּרִיסָה. בתחילה, קומפטון לא הבחין בשום דבר, כיוון שמדידותיו הצביעו על כך שלקרן המפוזרת תדר שונה מזה של קרן ההתרחשות ממש לאחר שהיא עברה דרך המטרה.
על פי תורת הגלים, מושג זה היה מובן מאליו, מכיוון שתדירות הגל אינה משתנה על ידי שום תופעה המתרחשת עמו, מאחר שהיא אופיינית למקור המייצר אותו. אך מה שנמצא, באמצעות ניסויים, הוא שתדירות צילומי הרנטגן המפוזרים הייתה תמיד נמוכה מתדירות צילומי הרנטגן האירועים, תלוי בזווית הסטייה. האיור שלהלן מראה לנו את התוכנית להתרחשות תופעה זו, המכונה אפקט קומפטון.
כדי להסביר מה קרה, קומפטון קיבל השראה מגישתו של איינשטיין, כלומר פירש את צילומי הרנטגן כקורות של חלקיקים והאינטראקציה כהתנגשות של חלקיקים. האנרגיה של פוטון האירוע, על פי איינשטיין ופלאנק, תהיה h.f; ולפוטון המפוזר יהיה אלקטרון, ביחס לחוק שימור האנרגיה.
הגישה עבדה בצורה מושלמת, אך קומפטון הרחיק לכת עוד יותר. הוא גם חקר את האינטראקציה מנקודת מבטו של חוק שימור המומנטום הליניארי. באופן ניסיוני, הוא אימת שחוק זה תקף למספר זוויות פיזור, כל עוד המומנט הליניארי של הפוטון הוגדר כ
איפה:
- ç - היא מהירות האור בחלל ריק
- ה - הוא קבוע של פלאנק
- λ - הוא אורך הגל של הקרינה
ממציא חדר הענן (צ'רלס ווילסון) השיג בניסוי מסלולי פוטונים ואלקטרונים מפוזרים, בשיתוף עם קומפטון. שתי תכונות בולטות בביטוי לעיל: האחת היא הגדרה מחודשת של המומנטום הליניארי עצמו, שאי אפשר לכתוב אותו mv, כי לפוטון אין מסה; והמאפיין הנוסף שניתן לצפות בו הוא ביסוס קשר ברור בין כמות אופקית של גופות, כלומר חומר וכמות בלתי מבוטלת אופיינית.
עוד פיתח קומפטון שיטה שהוכיחה שהפוטון והאלקטרון מפוזרים בו זמנית, מה שמנע הסברים הכרוכים בקליטה ופליטת קרינה שלאחר מכן.
מאת דומיטיאנו מארקס
בוגר פיזיקה
