Κόμπτον, Άρθουρ Χόλι

(Arthur Holly Compton, Γκούστερ, Οχάιο 1892 – 1962). Αμερικανός φυσικός. Διετέλεσε καθηγητής, από το 1920, στο πανεπιστήμιο Ουάσινγκτον του Σεντ Λούις και από το 1923 στο πανεπιστήμιο του Σικάγο. Σε αυτόν οφείλεται η ανακάλυψη του φαινομένου που φέρει το όνομά του, καθώς και μια σημαντική συμβολή στη μελέτη των κοσμικών ακτίνων. Το 1927 τιμήθηκε, από κοινού με τον Τσαρλς Γουίλσον, με το βραβείο Νόμπελ φυσικής. φαινόμενο Κ. Φαινόμενο που παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Κ. το 1924 και αποτελεί μια ακόμη ισχυρή επιβεβαίωση ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία –οι ακτίνες Χ στην προκειμένη περίπτωση– αποτελείται από φωτόνια. Κατά τη σύγκρουση των ακτίνων Χ με την ύλη, ένα μέρος αυτών διασκορπίζεται πάνω της, όπως το ορατό φως ανακλάται σε μια επιφάνεια. Ο Κ. ανακάλυψε ότι οι ακτίνες Χ μετά τον διασκορπισμό έχουν μεγαλύτερο μήκος κύματος από αυτόν της προσπίπτουσας ακτινοβολίας και, επιπλέον, η εν λόγω διαφορά εξαρτάται από τη γωνία κατά την οποία διασκορπίζεται η ακτινοβολία. Το φαινόμενο αυτό δεν είναι δυνατόν να εξηγηθεί από την κλασική φυσική, η οποία προβλέπει ότι η ακτινοβολία που διασκορπίζεται θα πρέπει να χαρακτηρίζεται από το ίδιο μήκος κύματος με αυτό της προσπίπτουσας. Ο Κ. κατάφερε να εξηγήσει το φαινόμενο αποδεχόμενος τη σωματιδιακή φύση της ακτινοβολίας όταν αυτή αλληλεπιδρά με την ύλη. Υπέθεσε, λοιπόν, ότι τα φωτόνια συγκρούονται με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια της ύλης, που είναι αρχικά ακίνητα, όπως συγκρούονται δύο σωματίδια στην κλασική μηχανική. Έτσι, ένα μέρος της ενέργειας και της ορμής του φωτονίου μεταφέρεται στο ηλεκτρόνιο, γεγονός που σημαίνει ότι το φωτόνιο που διασκορπίζεται έχει πλέον λιγότερη ενέργεια. Συνεπώς έχει και μικρότερη συχνότητα (αφού η ενέργεια Ε του φωτονίου είναι ανάλογη της συχνότητας ν, Ε = h ν) ή, διαφορετικά, μεγαλύτερο μήκος κύματος. Η σχέση που δίνει τη διαφορά των μηκών κύματος είναι λ’ – λ = h/mc (1-συνφ), όπου λ’λ τα μήκη κύματος της διασκορπιζόμενης και της προσπίπτουσας ακτινοβολίας αντίστοιχα, m η μάζα ηρεμίας του ηλεκτρονίου, φ η γωνία διασκορπισμού, h η σταθερά του Πλανκ και c η ταχύτητα του φωτός. Η παραπάνω σχέση μπορεί να δικαιολογήσει ακόμα και την ύπαρξη, στη δέσμη που διασκορπίζεται, ακτίνων Χ με μήκος κύματος ίσο με το αρχικό. Σε αυτή την περίπτωση θεωρούμε τον διασκορπισμό του φωτονίου πάνω σε δέσμιο ηλεκτρόνιο το οποίο δεν μπορεί να απομακρυνθεί από το άτομο, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούμε στους υπολογισμούς ως μάζα του σωματιδίου με το οποίο συγκρούεται το φωτόνιο τη μάζα του ατόμου. Αυτή είναι περίπου δέκα χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου, οπότε η διαφορά λ’ – λ προκύπτει απειροελάχιστη (δεν ανιχνεύεται πειραματικά). Φαινόμενο Κόμπτον: κατά την πρόσκρουση ενός φωτόνιου γ σε ένα ηλεκτρόνιο e η συχνότητα του κύματος που συνδέεται με το φωτόνιο ελαττώνεται από ν σε v’ εξαιτίας της ενέργειας h(v-v’) που παρέχεται στο ηλεκτρόνιο που προσβλήθηκε. Ο Αμερικανός φυσικός Άρθουρ Xόλι Κόμπτον.