L'effetto Compton

L'effetto Compton

Per diversi anni tuttavia l'esistenza dei fotoni non fu accettata da tutto il mondo scientifico.

Nel 1923 però Arthur Compton pubblicò i risultati delle sue ricerche: effettuò un esperimento con il quale intendeva studiare l'urto fra un quanto di luce e un elettrone in moto libero nello spazio. Nonostante ciò fosse impossibile da ottenere sperimentalmente per l'epoca (se non in tempi lunghissimi, nell'ordine del secolo!), egli riuscì a superare questa difficoltà utilizzando raggi X con un'energia sufficientemente alta da poter considerare trascurabile l'energia di legame degli elettroni col nucleo di elementi leggeri.

L'esperimento consisteva nell'inviare un fascio monocromatico di raggi X contro un bersaglio di grafite e nel misurare le lunghezze d'onda  della radiazione diffusa a diversi angoli.

Nella diffusione dei raggi X, accanto al fenomeno classico di diffusione, si ottiene anche la diffusione di una radiazione di  maggiore di quella iniziale

e ciò non può essere spiegato dall'elettromagnetismo classico.

Inoltre l'elettrone urtato (denominato elettrone di rinculo) varia la sua velocità per aver acquistato una parte dell'energia cinetica del fotone stesso.

Il risultato dell'esperimento è spiegabile ammettendo che la radiazione elettromagnetica è composta di quanti che interagiscono con gli elettroni in modo individuale come particelle singole e subendo urti elastici,  tenendo conto del fatto che un fotone si muove sempre alla stessa velocità c e trasportando una quantità di moto .

Dopo l'esperimento di Compton nessuno poteva più avere dubbi: i fotoni esistono realmente.