O modelo do grande elétron: o background clássico do efeito Compton

Abstract

A figura de Arthur Holly Compton geralmenteé concebida como um dos pais fundadores da teoria quântica devidoà sua formulação quântica para explicar o processo de interação entre a radiação de alta frequência e a matéria. Todavia, a história de Compton evidencia-nos um personagem que destoa da imagem de um físico interessado no desenvolvimento da teoria quântica. De fato, o seu interesse e a sua motivação, de 1916 a 1922, estavam relacionados com o uso da física clássica para o estudo do espalhamento dos raios X e γ pela matéria. A descoberta do efeito Compton foi o resultado obtido por um físico clássico que relutava em aceitar o quantum de radiação. O objetivo deste artigoé, portanto, destacar a imagem de um físico clássico que estava inserido em um programa de pesquisa bem definido, a física dos raios X e γ, a partir do qual ele contribuiu tanto para o desenvolvimento dessaárea de pesquisa quanto para a da construção da teoria quântica. Para isto, apresentaremos o modelo do grande elétron utilizado por Compton para explicar o processo de espalhamento dos raios X pela matéria. Palavras-chave: Arthur Holly Compton, física clássica, espalhamento dos raios X e γ, teoria quântica, história da física, história da ciência.Arthur Holly Compton's persona is usually conceived as one of the founder fathers of the quantum mechanics due to his quantum formulation to explain the process of interaction between the high-frequency radiation and matter. Nevertheless, the Compton's history revealed a character that disagrees of the physicist's image interested in the development of the quantum mechanics. In fact, his interest and motivation, from 1916 to 1922, were associated with the use of classical physics to deal with X and γ rays. The discovery of the Compton Effect was the result obtained by a classical physicist who was loath in accepting the quantum of radiation. Our objective is therefore emphasizing the image of a classical physicist who was inserted in a research program well definite, X and γ rays physics, from which he contributed both to the development of this research area and to the construction of the quantum mechanics. We will present the model of the large electron used by Compton to explain the X and γ radiation scattering processes. Keywords: Arthur Holly Compton, classical physics, X and γ rays scattering, quantum theory, history of physics, and history of science. IntroduçãoA imagem pública de Arthur Holly Compton (1892Compton ( -1962 sempre está associadaà sua contribuição para o desenvolvimento da velha teoria quântica devidoà sua descoberta do efeito Compton que lhe rendera o Prêmio Nobel de Física de 1927.2 De fato, tal descoberta foi uma forte evidência experimental da necessidade da quantização da radiação para explicação do espalhamento dos raios X pela matéria. Não obstante, a reconstrução da trajetória científica de Compton mostrou-nos um personagem que destoa da imagem de um físico quântico, um dos "pais fundadores da teoria quântica". De 1916De a 1922, o interesse e a motivação de Compton ref...

Uma nova luz sobre o conceito de fóton: Para além de imagens esquizofrênicas

“…Istoé, a detecção de um fóton em um detector seria estatisticamente independente da detecção de outro fóton no outro detector [60]. 3 Voltando, agora, a nossa atençãoà natureza da luz. No Prefácio do livro publicado por Glauber, Quantum Theory of Optical Coherence, o físico norte-americano Marlan O. Scully relembrou um episódio que aconteceu em 1964 na Les Houches Summer School:…”

“…Antes de trilharmos os caminhos que conduziramàquela reviravolta conceitual, todavia, revisitaremos na seção I o desenvolvimento do conceito de fóton da velha teoria quântica. Esse episódio já está bem documentado na literatura de história das ciências [2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16]. Na seção 2, analisaremos como o efeito HBT trouxeà tona a imagem de fóton que ainda fazia parte da mente de alguns físicos.…”

O experimento WS de 1950 e as suas implicações para a segunda revolução da mecânica quântica

“…A MQ teve o seu desenvolvimento na primeira metade do século XX com grandes físicos como protagonistas, a saber, Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Louis de Broglie, Erwin Schrödinger e Albert Einstein. Estes são os nomes mais conhecidos e que, muitas vezes, carregam ainda o título de fundadores ou pais da física quântica -o que evidência o impacto positivo destes físicos na criação da mecânica quântica [2]. Contudo, há muitos outros personagens, alguns até desconhecidos, que também contribuíram para as discussões sobre os fundamentos da MQ.…”

Sobre o espalhamento Compton inverso

“…Segundo a teoria clássica de ondas a radiação espalhada deveria ter o mesmo comprimento de onda da radiação incidente, assim sendo a explicação para este fenômeno, conhecido mais tarde como efeito Compton, deveria ser conseguida com o auxílio da teoria quântica. Apesar de Compton ter seu nome associado ao surgimento da teoria quântica, ele era um físico clássico por excelência e, ao que tudo indica, relutou muito até propor uma explicação quântica para o efeito que leva o seu nome [6,7]. Neste trabalho vamos discutir o espalhamento Compton no caso particular de colisão frontal entre o fóton (radiação eletromagnética) e o elétron com o fóton sendo espalhado na direção oposta, caso em que a energia do fóton espalhadoé máxima e pode mesmo ser maior que a energia do fóton primário, o chamado efeito Compton inverso.…”