În anul 1922, Arthur Holly Compton, după efectuarea unor studii privind interacțiunea radiații-materie, a realizat că atunci când un fascicul de raze X a lovit o țintă de carbon, a suferit o răspândirea. Inițial, Compton nu a observat nimic greșit, deoarece măsurătorile sale au indicat că fasciculul împrăștiat avea o frecvență diferită de fasciculul incident imediat după ce a trecut prin țintă.
Potrivit teoriei undelor, acest concept a fost dat de la sine înțeles, întrucât frecvența unei unde nu este modificată de niciun fenomen care apare odată cu aceasta, fiind caracteristic sursei care o produce. Dar ceea ce s-a constatat, prin experimentare, a fost că frecvența razelor X împrăștiate a fost întotdeauna mai mică decât frecvența razelor X incidente, în funcție de unghiul de deviere. Figura de mai jos ne arată schema apariției acestui fenomen, cunoscută sub numele de Efect Compton.
Pentru a explica ce s-a întâmplat, Compton a fost inspirat de abordarea lui Einstein, adică a interpretat razele X ca fiind fascicule de particule și interacțiunea ca fiind o coliziune de particule. Potrivit lui Einstein și Planck, energia fotonului incident ar fi h.f; iar fotonul împrăștiat ar avea un electron, în ceea ce privește legea conservării energiei.
Abordarea a funcționat perfect, dar Compton a mers și mai departe. De asemenea, el a investigat interacțiunea din punctul de vedere al legii conservării impulsului liniar. Experimental, el a verificat că această lege este valabilă pentru mai multe unghiuri de împrăștiere, atâta timp cât momentul liniar al fotonului a fost definit ca
Unde:
- ç - este viteza luminii în vid
- H - este constanta lui Planck
- λ - este lungimea de undă a radiației
Inventatorul Camerei Cloud (Charles Wilson) a obținut experimental traiectoriile fotonilor și ale electronilor împrăștiați, în colaborare cu Compton. Două caracteristici sunt notabile în expresia de mai sus: una este redefinirea impulsului liniar în sine, care nu poate fi scris ca mv, deoarece fotonul nu are masă; iar cealaltă caracteristică care poate fi observată este stabilirea unei asocieri clare între o cantitate tipică de corpusculi, adică materie și o cantitate caracteristic ondulantă.
Compton a dezvoltat în continuare o metodă care a dovedit că fotonul și electronul au fost împrăștiate simultan, ceea ce a împiedicat explicațiile care implică absorbția și emisia ulterioară de radiații.
De Domitiano Marques
Absolvent în fizică