Efecto Compton
Al chocar los rayos X con el bloque se difundieron en varias direcciones; a medida que el ángulo de los rayos difundidos aumentaba, también se incrementaba su longitud de onda.
Con base en la teoría cuántica, Compton afirmó que el efecto se debía a que el cuanto de rayos X actúa como una partícula material al chocar contra el electrón, por lo cual la energía cinética, que el cuanto comunica al electrón, representa una pérdida en su energía original.
Esta debe comportarse como partícula para poder explicar dichas observaciones, por lo que adquiere una dualidad onda corpúsculo característica de la mecánica cuántica.
1), la energía del fotón de rayos X (≈17 keV) era significativamente mayor que la energía de enlace del electrón atómico, por lo que los electrones podían tratarse como libres tras la dispersión.
Aunque existe la dispersión Compton del núcleo,[3] La dispersión Compton suele referirse a la interacción en la que sólo participan los electrones de un átomo.
El efecto Compton fue observado por Arthur Holly Compton en 1923 en la Universidad Washington de San Luis y verificado por su estudiante de posgrado Y.
Compton recibió el Premio Nobel de Física en 1927 por el descubrimiento.
El efecto es significativo porque demuestra que la luz no puede explicarse puramente como un fenómeno ondulatorio.
Por tanto, si queremos explicar la dispersión Compton de baja intensidad, la luz debe comportarse como si estuviera formada por partículas.
O la suposición de que el electrón puede tratarse como libre no es válida, lo que da lugar a que la masa efectivamente infinita del electrón sea igual a la masa nuclear (véase, por ejemplo, el comentario más abajo sobre la dispersión elástica de los rayos X a partir de ese efecto).
2, la interacción entre un electrón y un fotón da lugar a que el electrón reciba parte de la energía (haciéndolo retroceder), y a que se emita un fotón de la energía restante en una dirección distinta de la original, de modo que el momento global del sistema también se conserva.
Si el fotón dispersado aún tiene suficiente energía, el proceso puede repetirse.
En este caso, el electrón se considera libre o poco ligado.
La verificación experimental de la conservación del momento en procesos individuales de dispersión Compton por Bothe y Geiger así como por Compton y Simon ha sido importante para refutar la teoría BKS.
La dispersión Compton es uno de los cuatro procesos que compiten cuando los fotones interactúan con la materia.
A energías de unos pocos eV a unos pocos keV, correspondientes a la luz visible a través de rayos X blandos, un fotón puede ser completamente absorbido y su energía puede expulsar un electrón de su átomo anfitrión, un proceso conocido como efecto fotoeléctrico.
La teoría de la relatividad especial impone la conservación del cuadrimomento
es la longitud de onda del fotón dispersado y
La primera de las ecuaciones anteriores asegura la conservación de la componente del momento perpendicular a la dirección incidente, la segunda hace lo mismo para la dirección paralela.
En la expresión para la conservación de la energía se hace:
son las distribuciones tridimensionales del momento electrónico para los electrones de espín mayoritario y espín minoritario respectivamente.
Esto significa que la MCP es ideal para la comparación con técnicas teóricas como la teoría del funcional de la densidad.
El área bajo la MCP es directamente proporcional al momento de espín del sistema y, por tanto, cuando se combina con métodos de medida del momento total (como la magnetometría SQUID), puede utilizarse para aislar las contribuciones orbitales y de espín al momento total de un sistema.
En astronomía de rayos X, se supone que el disco de acreción que rodea a un agujero negro produce un espectro térmico.
Los fotones del CMB son dispersados a energías más altas por los electrones de este gas, dando lugar al efecto Sunyaev-Zel'dovich.
Las observaciones del efecto Sunyaev-Zel'dovich proporcionan un medio casi independiente del desplazamiento al rojo para detectar cúmulos de galaxias.
La dispersión Compton inversa no lineal (NICS) es la dispersión de múltiples fotones de baja energía, dada por un campo electromagnético intenso, en un fotón de alta energía (rayos X o rayos gamma) durante la interacción con una partícula cargada, como un electrón.
Es la versión no lineal de la dispersión Compton inversa en la que las condiciones para la absorción multifotónica por la partícula cargada se alcanzan debido a un campo electromagnético muy intenso, por ejemplo el producido por un láser.
[13] La dispersión Compton inversa no lineal es un fenómeno interesante para todas las aplicaciones que requieren fotones de alta energía, ya que la NICS es capaz de producir fotones con energía comparable a la energía de reposo de las partículas cargadas y superiores.
[14] Como consecuencia, los fotones NICS pueden utilizarse para desencadenar otros fenómenos como la producción de pares, la dispersión Compton, reacción nuclears, y pueden utilizarse para sondear efectos cuánticos no lineales y QED no lineal.
