Эффект Комптона в астрофизике

Как бы ни пытались нас обнадежить уфологи и писатели-фантасты, космос – сфера колоссальных расстояний, а пути в нем составляют тысячелетия. Фактор личности в сопоставлении с этими путями колоссально мал. Воля одного человека перед этими расстояниями не значит ничего. И с горечью, возможно, приходится признать: космос – не для человека. Но это не мешает нам искать пути понимания происходящего во Вселенной, используя открытия, сделанные на Земле. Такие, например, как эффект Комптона.

Язык света и математики

Астрофизика объясняет мир только через свет и математику, других инструментов работы под рукой у ученых этой специальности почти нет. В большинстве случаев астрофизик не в состоянии взять образец или быть непосредственным очевидцем процесса. И только по несоответствиям теоретического расчета ученый устанавливает истину. Ну, относительную истину, на соответствующий момент развития науки. Еще нестыковки? Значит, есть работа коллеге-исследователю или ученику данного ученого.

Суть явления

Видео: Элементарные частицы | эффект Комптона

Эффект Комптона происходит тогда, когда фотон, обладающий большой энергией, сталкивается с атомом (чаще – с молекулой, потому что большинство веществ на земной поверхности все же молекулярные). Итак, фотон сталкивается с атомом. При этом «пострадавшая» сторона расстается с электронами внешних оболочек. Только этим дело не ограничивается – рассеявшаяся в результате столкновения волна радиации меняет частоту, и классическая теория волн не может понять это явление, Комптон-эффект.

Историческая справка

Происходящие события доказывают взгляды Эйнштейна на фотон как на частицу. Открытие эффекта состоялось очень давно, и за него Комптон получил Нобелевскую премию (а именно в 1927 году). Открытие эффекта внесло вклад в понимание природы света, ведь даже сам термин «фотон» был создан в 1926 году. А потому коллеги высоко оценили результат Комптона.

Видео: Лекция 7: Комптоновское рассеяние

Всюду константы

Формула Комптона включает в себя тригонометрические функции, потому что единственное значение, которое является переменной величиной в данной формуле – это угол падения фотона. Соответственно, все уравнение можно свести к одной константе 2, 42, которая умножается на 10 в минус двенадцатой. Единица измерения – метры, то есть это абстрактное выражение длины сдвига. На самом деле она создана просто для удобства.

Видео: Physics - Modern Physics (7 of 26) Compton Scattering

Понять монстров

Видео: Modern Physics Lecture 4 A, Compton Effect.wmv

В астрофизике используется не эффект Комптона, а эффект, обратный ему. С помощью знания об этом физическом явлении стало возможным изучение так называемых черных дыр. Обратный Комптон-эффект заключается в том, что электроны, движущиеся со световой скоростью в короне черной дыры, сталкиваются с фотонами низких энергий и изменяют их частоту. Так ученые могут установить характеристики черной дыры, приблизительно оценить количественно происходящие в паре сливающихся черных дыр процессы.

Черные дыры – не единственный «пациент», чьи особенности может исследовать астрофизик, применяя эффект Комптона. Еще по этому явлению судят о скоплении галактик, так как частицы, проходящие мимо источников фотонов, меняют частоту. Также воздействию описываемого эффекта подвергается фоновое излучение – древний голос Вселенной. Возможно, вы сможете понять этот мир лучше, если увлечетесь астрофизикой?