To było w roku 1922, kiedy Arthur Holly Compton, po przeprowadzeniu pewnych badań nad interakcją promieniowanie-materia, zdał sobie sprawę, że kiedy wiązka promieniowania rentgenowskiego trafi w cel węglowy, ucierpia rozpościerający się. Początkowo Compton nie zauważył niczego niewłaściwego, ponieważ jego pomiary wskazywały, że rozproszona wiązka miała inną częstotliwość niż wiązka padająca tuż po przejściu przez cel.
Zgodnie z teorią falową koncepcję tę przyjęto za pewnik, ponieważ częstotliwość fali nie jest zmieniana przez żadne występujące z nią zjawisko, charakterystyczne dla źródła, które ją wytwarza. Ale dzięki eksperymentom odkryto, że częstotliwość rozproszonych promieni rentgenowskich była zawsze niższa niż częstotliwość padających promieni rentgenowskich, w zależności od kąta odchylenia. Poniższy rysunek przedstawia nam schemat występowania tego zjawiska, znanego jako Efekt Comptona.
Aby wyjaśnić, co się stało, Compton zainspirował się podejściem Einsteina, to znaczy zinterpretował promieniowanie rentgenowskie jako wiązki cząstek, a interakcję jako zderzenie cząstek. Energia padającego fotonu, według Einsteina i Plancka, byłaby h.f; a rozproszony foton miałby elektron, zgodnie z prawem zachowania energii.
Podejście zadziałało idealnie, ale Compton poszedł jeszcze dalej. Badał też oddziaływanie z punktu widzenia prawa zachowania liniowego pędu. Doświadczalnie sprawdził, że prawo to było ważne dla kilku kątów rozproszenia, o ile moment liniowy fotonu był zdefiniowany jako
Gdzie:
- do – jest prędkość światła w próżni
- H – jest stałą Plancka
- λ – jest długość fali promieniowania
Wynalazca komory chmurowej (Charles Wilson) we współpracy z Comptonem eksperymentalnie uzyskał trajektorie fotonów i rozproszonych elektronów. W powyższym wyrażeniu wyróżniają się dwie cechy: jedną jest redefinicja samego pędu liniowego, którego nie można zapisać jako mv, ponieważ foton nie ma masy; a inną cechą charakterystyczną, którą można zaobserwować, jest ustalenie wyraźnego związku między typową ilością ciałek, to znaczy materią, a ilością charakterystycznie falistą.
Compton dalej opracował metodę, która wykazała, że foton i elektron były rozpraszane jednocześnie, co wykluczało wyjaśnienia dotyczące pochłaniania i późniejszej emisji promieniowania.
Autor: Domitiano Marques
Ukończył fizykę
