Cuando el físico estadounidense Arthur Compton descubrió que las ondas de luz se comportan como partículas en 1922, y podrían eliminar electrones de los átomos durante un experimento de impacto, fue un hito para la mecánica cuántica. Cinco años después, Compton recibió el Premio Nobel por este descubrimientoCompton utilizó luz de onda muy corta con alta energía para su experimento, lo que le permitió descuidar la energía de unión del electrón al núcleo atómico. Compton simplemente asumió para sus cálculos que el electrón descansaba libremente en el espacio.
Durante los siguientes 90 años hasta el presente, se han llevado a cabo numerosos experimentos y cálculos con respecto a la dispersión de Compton que continuamente revela asimetrías y acertijos planteados. Por ejemplo, se observó que en ciertos experimentos la energía parecía perderse cuando elLa energía de movimiento de los electrones y las partículas de luz fotones después de la colisión se comparó con la energía de los fotones antes de la colisión. Dado que la energía no puede simplemente desaparecer, se supuso que en estos casos, contrariamente a la suposición simplificada de Compton, la influencia deel núcleo en la colisión fotón-electrón no pudo ser descuidado.
Por primera vez en un experimento de impacto con fotones, un equipo de físicos dirigido por el profesor Reinhard Dörner y el candidato a doctorado Max Kircher en la Universidad Goethe de Frankfurt ahora han observado simultáneamente los electrones expulsados y el movimiento del núcleo. Para ello,irradiaron átomos de helio con rayos X de la fuente de rayos X PETRA III en la instalación de aceleradores de Hamburgo DESY. Detectaron los electrones expulsados y el resto cargado del átomo iones en un microscopio de reacción COLTRIMS, un aparato que Dörner ayudó a desarrollar yque puede hacer que los procesos reactivos ultrarrápidos en átomos y moléculas sean visibles.
Los resultados fueron sorprendentes. Primero, los científicos observaron que la energía de los fotones de dispersión, por supuesto, se conservó y se transfirió parcialmente a un movimiento del núcleo más precisamente: el ion. Además, también observaron que un electrón esa veces noqueado del núcleo cuando la energía del fotón que colisiona es realmente demasiado baja para superar la energía de unión del electrón al núcleo. En general, el electrón solo fue expulsado en la dirección que uno esperaría en un experimento de impacto de billar en dos terciosde los casos. En todos los demás casos, el electrón aparentemente se refleja en el núcleo y, a veces, incluso se expulsa en la dirección opuesta.
Reinhard Dörner: "Esto nos permitió mostrar que todo el sistema de fotones, electrones expulsados e iones oscila de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica. Por lo tanto, nuestros experimentos proporcionan un nuevo enfoque para la prueba experimental de las teorías cuánticas de la dispersión de Compton, que reproduce unpapel importante, particularmente en astrofísica y física de rayos X ".
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Materiales proporcionado por Universidad Goethe de Frankfurt . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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