Re: Zeitlicher Ablauf des Compton-Effekts
Hallo Michael,
Ich kenne die halbklassische Herleitung der Compton-Formel
(Photon trifft auf Elektron, schiefer Stoß wie beim Billard,
Impulserhaltung, Energieerhaltung, ...). Außerdem kenne ich
einen Feynman-Graphen zu diesem Effekt: Elektron + Photon
verschmelzen zu einem angeregten Elektron. Kurze Zeit später
zerfällt dieses Teilchen in ein Elektron und ein "gestreutes
Photon".
Meine Fragen:
- Welches Modell (Billard oder Feynman) beschreibt den Effekt
korrekter?
Da beide Modelle zum selben Ergebnis führen, sind beide Modelle IN DIESEM KONKRETEN FALL gleichermaßen korrekt. Das "Feynman"-Bild, wie du es nennst, ist natürlich verallgemeinerbarer, denn die zugrundeliegenden Mechanismen sind auch für Fälle wirksam, wo das Billiard-Modell versagt.
Interpretieren kann man es so: die Qiuantenfeldtheorie liefert eigentlich die richtige Beschreibung für den betrachteten Stoßprozeß. Für den Fall der Compton-Streuung zeigt sich aber, daß die sogenannte Trre-(Baum-)Näherung ausreichend genaue Ergebnisse liefert und störungstheoretische Korrekturen im allgemeinen nicht benötigt werden. Die Baumnäherung ist aber äquivalent zum Billiard-Modell des klassischen Stoßprozesses.
Ein von dir genannter Zusatz ist allerdings problematisch: "Elektron und Photon verschmelzen zu einem angeregten Elektron". Das kann man so nicht sagen, denn es gibt keinen intrinsischen "angeregten" Zustand des Elektrons im Falle der Compton-Streuung. Befände sich das Elektron im Potentialfeld und hätte E<0, dann könnten unter Umständen angeregte Energieniveaus existieren, in denen sich das Elektron kurzzeitig befindet (semistabile Zustände). Allerdings gäbe es dann keine Compton-Streuung, sondern eine sogenannte Resonanzstreuung.
- Gibt es ein Experiment, mit dem man klären kann (könnte), ob
es sich um einen einfachen Stoß- oder einen
Absorptions-Zerfall-Prozess handelt?
Andersrum: solange du keine intermediäre Zwischenzustände messen kannst, gibt es keine Veranlassung, von einem Absorptions-Zerfall-Prozess zu sprechen.
- Gibt das Photon bei der Streuung kurzzeitig seine Identität
auf? (Bzw. ist diese Frage quantenphysikalisch überhaupt
sinnvoll?)
Die Frage ist sinnvoll, und das Photon gibt seine Identität nicht auf, solange kein Meßprozeß erfolgt. Erst mit diesem führt eine Absorption des Photons "zu Meßzwecken" zu einer Vernichtung desselben. Möglicherweise werden in der Folge neue Photonen emittiert, aber es sind dann eben andere und nicht dasselbe.
Viele GRüße
Oliver
