استطارة الأشعة السينية بواسطة الإلكترونات

أثناء القرن التاسع عشر أثبت الدراسات العملية والنظرية ان الضوء ظاهرة موجبة كهرومغناطيسية. وقرب انتهاء ذلك القرن أدى اكتشاف الموجات اللاسلكية والأشعة السينية إلى توسيع معلوماتنا عن الضوء لتتضمن الموجات فائقة الطول والموجات فائقة القصر، على الترتيب. وبحلول عام 1903 تأكد نظرياً وعملياً ان الموجات الضوئية تحمل طاقة وكمية تحرك.

ومع ذلك فغن  نتائج بعض التجارب التي أجريت في بداية القرن العشرين، والتي يحدث فيها تبادل للطاقة بين الضوء والجسيمات الذرية، لم يمكن تفسيرها على أساس أنها تفاعلات بين موجات وجسيمات. وتتضمن بعض هذه التجارب دراسة انبعاث الإلكترونات من أسطح بعض الفلزات عند تشعيعها بالضوء، وهو ما يعرف بالظاهرة الكهروضوئية. (الظاهرة الكهروضوئية) هي مبدأ عمل الخلايا الشمسية، كذلك الخلايا المستخدمة في مقاييس التعريض الفوتوغرافية وحاسبات الجيب التي تعمل بالخلايا الشمسية). وقد اهتمت مجموعة أخرى من التجارب بدراسة طريقة توليد الأشعة السينية بتعريضها للإلكترونات ذات الطاقة العالية. هاتان الظاهرتان لم يمكن تفسيرهما إلا بفرض أن الضوء عبارة عن سيال من الجسيمات. ولكنها يجب ان تكون جسيمات ذات خواص غريبة للغاية. ذلك انها يجب أن تكون عديمة الكتلة وان تتحرك بسرعة الضوء، وعلاوة على ذلك فإن طاقتها وكمية تحركها لابد أن تتناسب عكسياً مع الطول الموجي للضوء الذي تمثله. وقد كان هذا الاقتراح الأخير غريباً بوجه خاص لأنه يعني ضمنياً مفهوم جسيم تتضمن خواصه الديناميكية خاصية موجبة.

الشكل 1)): ظاهرة كومبتون. استطارة أحد الأشعة السينية بواسطة إلكترون وإنتاج شعاع مستطار ذي طول موجب أطول.

وفي عام 1923 أجرى الفيزيائي الأمريكي آرثر هـ. كومبتون* تجربة أثبتت أن الضوء، في صورة اشعة سينية، يستطار على الإلكترونات في تصادمات مرنة ككرات البلياردو. فعندما تضرب الأشعة السينية الإلكترونات الساكنة فغنها تنقل إلى الإلكترونات بعضاً من طاقتها وكمية تحركها، ويمثل الشكل 1)) أحد هذه التصادمات.

 (*) Arthur  H. Compton