Yukarıdaki yazıyı Compton olayını tekrar incelemeden önce yazmıştım. Yazdıklarımı değiştirme değil ama ekleme yapma gereği duydum.
(Kendim için özetliyorum :) Deneyde yüksek enerjili "x" ışınındaki fotonlar, karbon atomundaki elektronlardan birini yörüngesinden çıkartarak, yoluna devam ediyor.
Fotonun momentumunun (hız x kütle) bir kısmını elektrona aktarıldığı için enerjisi azalıyor ve dalga boyu büyüyerek saçılıyor.
Fotonun burada tüm enerjisini kaybettiği ve enerjisini aktardığı elektronun yörüngeden çıkarken yeni bir foton yaydığı görüşü; ancak elektronla çarpışmanın, çok fazla kuantum dalgalanmasına sebep olmasıyla mümkün. Yani kuantum alanındaki enerji çalkantılardan birinin tepe noktası foton doğurabilir (Anlatım kendi bakışımdan, bilimsel değil). Ama pek olası gelmiyor.
Diğer görüş daha makul; foton enerji yüklü geliyor, elektrona çarpıyor, enerjisinin bir kısmını elektrona aktarıyor. Enerjisi artan elektron yörüngesinden sıçrama yapmaya çalışıyor ama bu enerji seviyesinde yörüngeye oturabileceği (karbon atomu kaynaklı) bir dalga yok, açı ile saçılıyor.
Foton tek boyutlu olduğu için kütlesi olmayan bu nedenle momentumu olmaması gerekir. Özellikle bir dalga ise… Ama elektrona enerji aktardığına göre, bir momentumu var. Ve bir parçacık gibi hareket ediyor.
Bu momentumun hızından ve spininden kaynaklandığını düşünüyorum. Spin, enerjinin yoğunlaşarak parçacık gibi algılanmasına/tepki vermesine neden olan özelliği. Ayrıca fotonumuz titreşiyor. Titreşimi enerjisini saklıyor. Bu bakış altında, fotonun titreştiği hacmin de değiştiğini düşünüyorum. Yani Foton bir spin ve titreşim ile elektrona yaklaşıyor, kütlesi olmadığı halde titreşiminden dolayı, (Sicim teorisinin, kütlelerin titreşimlerine göre oluştuğu varsayımına dayanarak ileri sürüyorum) kütlesi varmış gibi bir hacim işgal ediyor. Ve bu hacimde enerjisini taşıyor. Bu durumda çarpışma sonrasında da bu alanda bir daralma olması gerekiyor.
Sonuç: Bunu en güzel 2 boyutlu bir örnekle anlatabileceğim. Fotonun dalga boyu titreşiminden kaynaklanıyor. Bunu şöyle düşünün, durgun suda bir dalga oluşturun. Dalganın üstüne (bu ambalajlarda kullandığımız) köpük parçalarından bir tane atın. Suyu dalgalandırın. (Şimdi suyun olmadığını düşünüp, sadece köpük parçasının hareketini izleyin. Size göre köpük titreşirken ilerleyecektir.) Hızı da sabittir. Sonra bu köpük tanesinin daha fazla batmasına neden olacak şekilde enerji aktarın. Köpük suya battıkça, daha kuvvetle yukarı itilecektir. Bu da köpük üzerinde daha fazla enerji taşındığı anlamına gelecektir. Sanki çok daha büyük bir parçacığın dalga enerjisine sahiptir. Üzerinde olduğu dalga da aynı tepkiyi verecektir. Sonra bu işi yaparken köpüğün bir de kendi etrafında da döndüğünü düşünün. Üzerindeki enerjiye göre, dalganın üzerinde olduğu halde, her titreşiminde kendisi de etrafa yeni bir dalga yayacaktır. Bu işte bizim fotonun frekansı…
Sonra bu köpüğü, mesela lavaboyu açtığımızda oluşan bir girdap gibi dönen bir su girdabına takılmış daha büyük bir parçacığa çarptığını düşünün.
Parçacık ne kadar içteyse girdapta, onu dışarı çıkarmak için o kadar fazla enerji gerekecektir. Eğer girdabın dışına yakın bir yerlerdeyse, daha düşük bir enerji yetecektir. Bu büyük parçanın girdaptan kaynaklanan bir momentumu olacaktır. Eğer hızı yeterince varsa, girdaba çekilmeden bir yörüngede bile olacaktır. Şimdi küçük köpük parçamız, bu parçaya çarptığı anda; enerjisinin bir kısmını büyük parçaya aktaracaktır. Büyük parçanın üzerindeki kuvvetlere bakalım. İlk kuvvet yörüngesindeki momentumu sağlayan kuvvetlerdir. Yörüngedeki momentumu sonuçta bileşke bir kuvvetmiş gibi ele alınabilir. Onu girdabın içine çekmeye çalışan kuvvetle ters yönlü ve girdabın merkezine dik bir kuvvet ile büyük parçanın yörüngesine teğet ama vektörü yörünge dışına giden kuvvet bir kuvvet mevcut.
Büyük parçamız, fotonla çarpışıp enerji yüklendiğinde, onu yörünge dışına iten kuvvet üstün geliyor. Buradan fotonun ancak belli bir açıyla vurduğu elektronların bundan etkilendiği sonucuna varıyoruz. (Çünkü ters yönlü parçacığın momentumunu düşürecek ya da yörüngedeki açısını değiştirip, daha iç ya da dış yörüngelere oturtabilecek bir çarpışmada olabilir. Zaten bir de kuantum durumundan dolayı, sürekli enerji seviyesi değişen bir dalgalanma üzerinde (elektron)… Yani durumun gerçekleşmesi için özel bir foton, özel bir atom gibi şartlar gerekiyor olmalı.)
Belki de o an elektronun dışa fırlamasına neden olacak vektörle, aynı vektörde bir açıyla çarpması gerekiyor.
Elektron dışa savruluyor ama onu girdabın yörüngesinde tutmaya yetecek düzeyde bir enerji alanı olmadığı için yoluna gidiyor. Foton da çarpışma sonucunda, çarptığı açıya göre kalan enerjisi ile yoluna devam ediyor.
Kafamda canlanan şey buna benzer. Ancak bu üzerinde pek durmadığım bir durum. Daha sonra ekleme, değiştirme yapabilirim.
En azından size kendi cevabınızı bulmada farklı bir bakış katabildiğimi umuyorum sadece…