コンプトン散乱とは？
こんぷとんさんらん
コンプトン散乱とは、X線などの高エネルギー光子が電子に衝突して波長が長くなる現象で、光の粒子性を示す重要な実験事実です。
コンプトン散乱（Compton scattering）とは、X線やガンマ線などの高エネルギーの光子（フォトン）が物質中の電子に衝突し、エネルギーの一部を電子に与えることで散乱光の波長が入射光より長くなる現象です。1923年にアメリカの物理学者アーサー・コンプトンが発見し、この業績により1927年にノーベル物理学賞を受賞しました。
古典的な波動論では、光が電子に散乱されても波長は変化しないはずです。しかしコンプトンは、X線を黒鉛に当てた実験で散乱X線の波長が入射X線より長くなることを発見し、光が粒子（光量子＝フォトン）として振る舞うことを実験的に証明しました。
コンプトン散乱は、光子と電子の衝突を弾性衝突として扱い、エネルギーと運動量の保存則を適用することで定量的に説明できます。波長の変化量（コンプトンシフト）は散乱角によって決まり、Δλ = (h/mₑc)(1 - cosθ) という式で表されます（h：プランク定数、mₑ：電子質量、c：光速、θ：散乱角）。
コンプトン散乱は医療・工学にも応用されています。
- PET（陽電子放射断層撮影）での散乱補正
- 放射線防護・遮蔽計算
- 宇宙物理学でのX線・ガンマ線天文観測の解釈
使い方・例文
医療用PET検査では、体内から放出されたガンマ線がコンプトン散乱を起こして方向が変わることがあり、正確な画像を得るためにこの影響を補正する処理が行われています。
この用語をシェア
最終更新: