Kan komptoneffekten endast ske med elektroner?

Från första paragrafen från wikipedia

Ja den gäller för interaktionen mellan högenergifotoner och laddade partiklar och inte bara med elektroner. I grund och botten så är formeln bara en härledning av vad som måste gälla vid ren studs-analog-interaktion mellan en laddad partikel och en högenergifoton om rörelsemängd och rörelseenergi ska vara bevarad.

I det ursprungliga sammanhanget där compton-spridning upptäcktes var vid interaktion mellan röntgenstrålning och materia där elektron-interaktionen dominerar, eller i alla fall är mer detekterbar.

Den potentiella våglängdsförskjutningen hos den deflekterade fotonen är även som störst när den interagerar med en elektron eftersom dess massa är liten och  är då av storleksordningen

$h/m_e c \approx 0.002 \, \text{nm}$ ** (beräknad med wolframalpha)

Om spridningen uppstår vid interaktion med en tyngre partikel så är förskjutningen i våglängd betydligt mindre. För en ensam proton är storleksordningen

$h/m_p c \approx 0.000001 \, \text{nm}$

och involverandes en hel atom eller jon betydligt mindre. Förskjutningsaspekten är alltså mer signifikant vid elektron-spridning.

Sedan finns det olika sannolikheter för en foton med olika energier att interagerar med elektroner, eller joner, hela atomer beroende på material och våglängd men det är inget jag har någon djupare kunskap om.

SeriousCngre partikel så är förskjutningen i våglängd betydligt mindre. För en ensam proton är storleksordningen

$h/m_p c \approx 0.000001 \, \text{nm}$

och involverandes en hel atom eller jon betydligt mindre. Förskjutningsaspekten är alltså mer signifikant vid elektron-spridning.

Sedan finns det olika sannolikheter för en foton med olika energier att interagerar med elektroner, eller joner, hela atomer beroende på material och våglängd men det är inget jag har någon djupare kunskap om.

Jo det var det jag tänkte också, kollar man på formeln så ser man att ju mer massiv partikel, desto mer irrelevant blir effekten/formeln lol. Men samtidigt kan man undra, varför ger en foton mindre energi, desto mer massiv partikeln är? Borde det liksom inte vara tvärtom? Det är typ som en lastbil med full fart kraschar i en mur, så kommer lastbilen bara att studsa av och inte ge ifrån sig någon energi alls. Kanske jag har tänkt fel här, men aja 

Comptonspridning är för elastiska stötar så liknelser med fordon kommer alltid att vara lite otillräckliga. Vidare så fotoner kan aldrig helt stanna upp då de har konstant fart oavsett om de deflekteras vilket är varför deras våglängder förskjuts istället för att deras fart förändras.

För studsar mellan massiva partiklar så sker även den maximala energiutväxlingen när de två kropparna har lika massor och fallet när en tyngre partikel träffar en stillastående lättare partikel är också intressant som ett krockfall.

För fotoner kan dock här tänka oss att en foton alltid är 'lättare' än en massiv partikel då fotoner med mer energi än en elektrons massenergi har en tendens att generera materia genom parproduktion snarare än att compton-spridas vid interaktion med materia. 

Nu till tumreglerna. Minns reglerna för en studs med biljardbollar:

En kula som träffar en identisk kulla head-on förlorar all sin rörelseenergi och försätter kulan som träffas i rörelse med lika stor rörelseenergi. Maximal utväxling vid lika massor.

Om en kula däremot träffar en tyngre kula så kommer den dock att studsa tillbaka och förlorar en mindre mängd energi då den fortfarande är i rörelse efter studsen. Extremfallet är en kula som träffar en vägg, dvs något med oändlig massa, i vilket fall en elastisk stöt är sådan att den bara byter riktning och inte förlorar någon energi alls.

En kula som träffar en tyngre kula förlorar alltså mindre energi ju tyngre kulan den träffar är. 

Men samtidigt kan man undra, varför ger en foton mindre energi, desto mer massiv partikeln är? Borde det liksom inte vara tvärtom?

Liknelsen här är densamma. Ju tyngre objektet den träffar är ju mindre energi måste överföras mellan dem för att rörelsemängden ska bevaras så förskjutningen blir större vid spridning med lättare partiklar.

SeriousCephalopod skrev:

Comptonspridning är för elastiska stötar så liknelser med fordon kommer alltid att vara lite otillräckliga. Vidare så fotoner kan aldrig helt stanna upp då de har konstant fart oavsett om de deflekteras vilket är varför deras våglängder förskjuts istället för att deras fart förändras.

För studsar mellan massiva partiklar så sker även den maximala energiutväxlingen när de två kropparna har lika massor och fallet när en tyngre partikel träffar en stillastående lättare partikel är också intressant som ett krockfall.

För fotoner kan dock här tänka oss att en foton alltid är 'lättare' än en massiv partikel då fotoner med mer energi än en elektrons massenergi har en tendens att generera materia genom parproduktion snarare än att compton-spridas vid interaktion med materia. 

Nu till tumreglerna. Minns reglerna för en studs med biljardbollar:

En kula som träffar en identisk kulla head-on förlorar all sin rörelseenergi och försätter kulan som träffas i rörelse med lika stor rörelseenergi. Maximal utväxling vid lika massor.

Om en kula däremot träffar en tyngre kula så kommer den dock att studsa tillbaka och förlorar en mindre mängd energi då den fortfarande är i rörelse efter studsen. Extremfallet är en kula som träffar en vägg, dvs något med oändlig massa, i vilket fall en elastisk stöt är sådan att den bara byter riktning och inte förlorar någon energi alls.

En kula som träffar en tyngre kula förlorar alltså mindre energi ju tyngre kulan den träffar är. 

Men samtidigt kan man undra, varför ger en foton mindre energi, desto mer massiv partikeln är? Borde det liksom inte vara tvärtom?

Liknelsen här är densamma. Ju tyngre objektet den träffar är ju mindre energi måste överföras mellan dem för att rörelsemängden ska bevaras så förskjutningen blir större vid spridning med lättare partiklar.

Tack för att du tog upp exemplet med biljardbollarna! Nu förstår jag varför en foton förlorar mindre energi ju större objektet är