Efeito Compton


O ano era 1922. O mundo inteiro estava mergulhado em uma sensação de anestesia depois do fim da Primeira Guerra Mundial, mas os principais pilares que iriam vir abaixo e fariam com que a Segunda Guerra Mundial tomasse conta do planeta já começavam a ruir. No Leste Europeu, a União Soviética começava a demonstrar os seus poderes de desenvolvimento e penetração ideológica. Nos Estados Unidos, o desenvolvimento tecnológico e o capitalismo financeiro ainda já começavam a engatinhar despretensiosamente, sem ainda previr a futura quebra da bolsa de valores de Nova Iorque que iria desestabilizar por um bom tempo a economia mundial.

Compton

Enquanto todos esses eventos tomavam conta do mundo no campo da geopolítica e da sociedade, um cientista chamado Arthur Holly Compton havia acabado de realizar uma série de estudos sobre a interação entre o que ele chamava de “relação radiação-matéria“. Absorto em sua pesquisa e alheio ao que se passava no resto do mundo, Compton havia percebido que quando um feixe de raios X acabava por incidir um alvo composto pelo material carbono, esse feixe era vítima de uma espécie de espalhamento, que fazia com que ele fosse decantado.

No começo, Compton não creditou àquele efeito nenhum erro, uma vez que suas medidas apontavam para o fato do feixe espalhado ter certamente uma frequência diferente daquela que possuía o feixe incidente momentos após ter atravessado o alvo em questão.

A chamada “teoria ondulatória” na Física diz que tal conceito é certo, pois a frequência de uma determinada onda não pode nem deve ser alterada por fenômeno algum que ocorre com ela, uma vez que ela nada mais é do que uma característica praticamente imutável da fonte que a produz.

Entretanto, o que havia sido acabado de ser constato por Arthur Holly Compton era diferente. Através da experimentação, ele percebeu que foi a frequência dos raios X que se espalhou que era sempre menor do que a frequência dos raios X incidentes, isso, obviamente, a depender do ângulo de desvio aplicado na interação.

Análise empírica dos fatos e o pensamento de Einstein

Foi na abordagem de outro físico famoso, Albert Einstein, que Arthur Holly Compton se inspirou para conseguir interpretar os chamados raios X como sendo feixes de partículas, isto é, pequenos agrupamentos compostos pelas partículas que anteriormente compunham a luz inicial. Além disso, a interação entre eles passou a ser enxergada por Compton como sendo uma espécie de colisão que ocorreu entre essas partículas. De acordo com Einstein e Planck, a energia do fóton que incidia, seria calculada pela fórmula “h x f”; e o fóton espalhado teria elétron, levando em consideração a chamada “lei da conservação da energia”, que já havia sido enunciada por Einstein há algum tempo.

Para todos os efeitos, essa abordagem proposta por Compton que teve como base os enunciados anteriores de Einstein funcionou de maneira exemplar. Entretanto, o cientista ainda não estava satisfeito com os resultados obtidos a partir da análise e das conclusões extraídas do trabalho de outro físico. Ele resolveu, então, ir mais longe, e passou a investigar também qual era essa interação que ocorria dessa vez do ponto de vista da chamada “lei da conservação do momento linear”. Compton então passou a trabalhar de maneira experimental com os conceitos e com as luzes que tinham em suas mãos naquele momento, e conseguiu verificar que essas mesma lei valia também para alguns outros diversos ângulos de espalhamento, uma vez que o momento linear do fóton em questão fosse definido a partir da seguinte fórmula:

Q= h.f/c

Onde “c” é a velocidade da luz no vácuo e “h” é a chamada constante de Planck.

Mais tarde, seria o reconhecido inventor da chamada “Câmara de nuvens”, o físico Charles Wilson, o responsável por obter também de maneira experimental as principais trajetórias dos fótons e dos elétros que se encontravam espalhados pelas nuvens na atmosfera. Ele desenvolveu esse trabalho em parceria com Compton, e, não por acaso, mais uma vez o trabalho desenvolvido inicialmente por um físico iria impactar nas soluções apontadas pelo outro. Dessa maneira, podemos concluir que o trabalho de Einstein impactou no trabalho de Compton que, por sua vez, veio a impactar o trabalho de Wilson, corroborando com uma espécie de noção de encadeamento físico-analítico dos fatos.

Dessa colaboração, Wilson apontou algumas características notáveis e que estão presentes na relação do chamado “Efeito Compton”. São eles: a primeira, trata-se da própria definição do momento linear. Uma vez que o fóton não tem massa, ele não pode ser descrito como “m.v”. Outra grande característica depreendida desse fato é o estabelecimento de uma clara associação entre uma grande típica de corpúsculos, ou seja, de matéria, e uma grandeza que se encontra de maneira bastante característica somente no campo da ondulatória. Por meio dessa conceituação bastante radical para a Física da época, o trabalho de Wilson tornou-se uma espécie de herdeiro emancipado dos apontamentos de Compton.