1923년물리학
콤프턴 효과
아서 콤프턴이 X선을 전자에 산란시키면 파장이 늘어난다는 실험으로 광자가 운동량을 가진 입자임을 증명했다.
“X선이 전자와 충돌해 파장이 바뀐다 — 광자는 운동량을 가진다.”
이야기의 시작
X선이 전자에 부딪히고 나서 파장(색깔)이 달라졌다 — 파동이라면 있을 수 없는 일이었다.
발견 전
광전효과는 에너지 양자화를 보였지만, 광자에 운동량이 있다는 직접 증거는 없었다.
질문
X선이 자유 전자에 충돌하면 산란 후 파장이 변할까?
발견
콤프턴은 산란 X선의 파장 변화가 Δλ = (h/mₑc)(1 − cosθ) 공식으로 정확히 설명됨을 실험으로 보였다.
당시 반응
이 결과는 광자가 에너지뿐 아니라 운동량까지 가진다는 사실을 확정짓고 빛의 입자성을 굳혔다.
세상이 바뀐 점
빛의 이중성이 더 이상 의심할 수 없게 됐고, X선 산란 이론은 의료 영상과 재료 분석에 폭넓게 응용됐다.
오늘날
방사선 치료에서 고에너지 광자가 암세포를 파괴하는 원리가 콤프턴 산란을 이용한다.