Odwrotny efekt Comptona

[t0g]

Jezdzenie na konferencje ma pewne zalety. Wlasnie sie dowiedzialem o istnieniu
odwrotnego efektu Comptona. Do dzis zylem w blogiej nieswiadomosci, ze takowy
istnieje.

W zwyklym zjawisku Comptona wlata foton z duza energia, a wylata foton z
mniejsza energia i elekton, ktorego energia rowna jest roznicy energi
poczatkowego i koncowego fotonu.

W odwrotnym efekcie Comptona wlata elektron z wysoka energia i foton z niska
energia, a wylata foton z duza energia i elektron z mala energia.

Mozna to zjawisko wykorzystac, jak sie okazuje, do produkcji bardzo
intesywnych wiazek promieni X. Jezeli elektony i fotony beda w formie
pikosekundowych impulsow, to cale zjawisko moze sie odbyc w obszarze o
rozciaglosci zaledwie kilku mikronow. Wiec uzyskuje sie niemal punktowe bardzo
intensywne zrodlo X-ow.

Mowil dzis o tym na naszej konferencji gosc z MIT, gdzie taka zabawke wlasnie
konstruuja. Niestety na stole sie tegi nie postawi, bo jako zrodla elektonow
trzeba uzyc MIT-owskiego liniaca na nadprzewodzacych magnesach, a to jest duze
bydle.

[t0g]

W zjawisku fotoelektrycznym wlata foton, a wylata elektron.

W zjawisku Comptona wlata foton, a wylata elektron i foton o mniejszej energii
(ten drugi foton najczeciej okresla sie mianem "fotonu rozproszonego").


Dobrym pytaniem egzaminacyjnym dla studentow jest: "Dlaczego nieprada jest
stwierdzenie, ze <<zjawisko fotoelektryczne to szczegolny przypadek zjawiska
Comptona, w ktorym energia rozproszonego fotonu wynosi zero>>?"

[polski_francuz]

Tylko w efekcie Augera wlata elektron i wylata elektron.

Jeszcze lepsze pytanie dla studentow: jaki jest efekt odwrotny do Augera?

PF

[t0g]

Analogia z odwrotnoscia jedynki?

[t0g]

W podrecznikach czesto pisza, ze teoria zjawiska fotoelektrycznego Einsteina
spowodowala powszechna akceptacje fotonowej natury swiatla. Ale to jest raczej
"wypolerowany obraz historii". Tak naprawde to wielu prominentnych fizykow (np.
taki Max Planck) odnioslo sie do pomyslu Einsteina z wybitna rezerwa; sam Planck
w jednym oficjalnym liscie napisanym bodajze w roku 1913 wyrazil sie, ze e tym
wypaku "Einstein stracil kontakt z rzeczywistoscia".

De facto, zjawisko fotoelektryczne daje sie calkiem dobrze wytlumaczyc na
gruncie mechaniki kwantowej BEZ wprowadzania kwantyzacji fali
elektromagnetycznej, i wynik otrzymuje sie prawidlowy. W podstawowym kursie
mechaniki kwantowej czesto sie przerabia ten przylad przy wprowadzaniu studentow
w arkana tzw. "rachunku zaburzen".

Dopiero odkrycie Comptona ponoc przyczynilo sie do powszechnej akceptacji tego,
ze swiatlo ma nature korpuskularna (i zarazem falowa - jak zreszta i czastki o
niezerowej masie spoczynkowej, jak sie mniej wiecej w tym samym czasie pokazalo).

[Gość: w++]

t0g napisał:

> Mozna to zjawisko wykorzystac, jak sie okazuje, do produkcji bardzo
> intesywnych wiazek promieni X.

Przypadkiem wpadłem na świeży patent dotyczący właśnie tego o czym mówisz:

www.freshpatents.com/System-and-method-for-x-ray-generation-dt20050929ptan20050213708.php?type=description

Ale szukałem czego innego co zastanowiło mnie w Twoim poście. Zastanawiam się po
co w liniaku super silne magnesy, skoro jak nazwa mówi elektrony lecą po linii
prostej i są przyspieszane wyłącznie przez pole elektryczne. Ale to szczegół.

Drugie takie sobie przemyślenie na gorąco, że to całe zjawisko ma jakąś małą
efektywność, skoro fotony X mają jak wiadomo energię ledwo do kilkuset keV, a
tam wspominają o użyciu do ich generacji, wiązki elektronów o energii 10-250
MeV.
Tak więc chyba chodzi bardziej o tą punktowość czy spójność otrzymanego
promieniowania, niż o nowe silne źródło promieni X, bo z tym to nie ma jakiś
problemów i nie trzeba takich wielkich instalacji. Można przecież walnąć tymi
elekronami w tarczę, zamiast je mieszać ze światłem ;)

[t0g]

Gość portalu: w++ napisał(a):
> Ale szukałem czego innego co zastanowiło mnie w Twoim poście. Zastanawiam się p
> o
> co w liniaku super silne magnesy, skoro jak nazwa mówi elektrony lecą po linii
> prostej i są przyspieszane wyłącznie przez pole elektryczne. Ale to szczegół.

Masz absolutna racje. Jakos bezmyslnie napisalem to, co wydawalo mi sie, ze uslyszalem. Ale,
faktycznie, na co w liniaku bylyby nadrzewodzace magnesy?

Faceta dorwe jeszcze dzis albo jutro w kuluarach, wiec wyjasnie, czy on faktycznie tak powiedzial, czy
ja tylko sie przeslyszalem.

Referat byl o wysilkach przywrocenia do zycia programu badan neutronograficznych przy reaktorze
MIT. Badania takie prowadzil tam Clifford Shull, noblista z roku 1994, zanim nie przeszedl na
emeryture. A ten pan co mial referat jest nowym dydrektorem i chce na nowo rozkrecic takie badania. A
konferencja jest wlasnie o badaniach neutronowych.

Ten odwrotny Compton to byl tylko maly dodateczek do jego referatu na samym koncu. Neutrony i X-y
to sa dwa uzupelniajace sie, czyli komplementarne, narzedzia badawcze, wiec dlatego o tym chyba
powiedzial.




> Drugie takie sobie przemyślenie na gorąco, że to całe zjawisko ma jakąś małą
> efektywność, skoro fotony X mają jak wiadomo energię ledwo do kilkuset keV, a
> tam wspominają o użyciu do ich generacji, wiązki elektronów o energii 10-250
> MeV.
> Tak więc chyba chodzi bardziej o tą punktowość czy spójność otrzymanego
> promieniowania, niż o nowe silne źródło promieni X, bo z tym to nie ma jakiś
> problemów i nie trzeba takich wielkich instalacji. Można przecież walnąć tymi
> elekronami w tarczę, zamiast je mieszać ze światłem ;)

Punktowosc, oczywiscie. Jesli chodzi o natezenia, to pewnie z synchrotronem ta metoda nie wygra.
Przyznam sie jednak, ze z promieniowaniem synchrotronowym kontaktow mialem stosunkowo malo,
robilem w zyciu ledwie jakies trzy moze eksperymenciny w Brookhaven i Argonne - czy raczej
asystowalem przy robieniu tych eksperymentow - wiec daleko mi do bycia ekspertem. Nie umiem
specjalnie odpowiedziec. Ale moge sprobowac tego goscia pociagnac za jezyk. Sztywny jakis on troche,
ale jak mu przy obiedzie powiedzialem, ze bylem ostatnim polskim studentem prof. Bronislawa Burasa
- a ten facet pozniej z nim duzo wspolpracowal - to sie rozkrecil i rozgadal.

Prof. Buras wyjechal z Polski "na fali" 1968 roku, po tym, jak go wykopsano ze Swierka za syjonizm,
co on bardzo przezyl, bo ten Swierk poniekad "wlasnymi rekami" tworzyl - no i pozniej byl jednym z
inicjatorow budowy i pierwszym przewodniczacym Rady Naukowej Europejskiego Laboratorium
Promieniowania Synchrotronowego w Grenoble we Francji. Ten gosc, o ktorym mowie, mial dlugi
romans z promieniowaniem synchrotronowym, no i wtedy wlasnie mial duzo do czynienia z Burasem.
Teraz powrocil, jak sie wydaje, "na neutronow lono".

[bush_w_wodzie]

t0g napisał:

>
> Masz absolutna racje. Jakos bezmyslnie napisalem to, co wydawalo mi sie,
> ze uslyszalem. Ale, faktycznie, na co w liniaku bylyby nadrzewodzace magnesy?
>

sadze ze dobrze uslyszales. juz od dosc dawna chyba w linacach przyspiesza sie
czastki naladowane wytwarzajac w specjalnych wnekach rezonansowych biegnaca fale
elektromagnetyczna o sporym gradiencie pola elektrycznego rzedu dziesiatek
milionow woltow na metr. pewna nowoscia sa jednak nadprzewodzace wneki rezonansowe
>
>
> > Drugie takie sobie przemyślenie na gorąco, że to całe zjawisko ma jakąś m
> ałą
> > efektywność, skoro fotony X mają jak wiadomo energię ledwo do kilkuset ke
> V, a
> > tam wspominają o użyciu do ich generacji, wiązki elektronów o energii 10-
> 250
> > MeV.
> > Tak więc chyba chodzi bardziej o tą punktowość czy spójność otrzymanego
> > promieniowania, niż o nowe silne źródło promieni X, bo z tym to nie ma ja
> kiś
> > problemów i nie trzeba takich wielkich instalacji. Można przecież walnąć
> tymi
> > elekronami w tarczę, zamiast je mieszać ze światłem ;)
>
> Punktowosc, oczywiscie. Jesli chodzi o natezenia, to pewnie z synchrotronem ta
> metoda nie wygra.



moze jednak natezenie jest wieksze? no i energia fotonow?

zdawalo mi sie tez ze akurart w slacu buduja wlasnie tzw laser na swobodnych
elektronach czyli _koherentne_ zrodlo ultrakrotkich i superintesywnych wiazek x

jestes pewien ze to nie o to chodzilo?