科学家突破康普顿散射难题：革新量子力学理论测试

最新的研究表明，科学家们成功解决了长久以来困扰着物理学家的康普顿散射难题。他们提出了一种全新的量子力学理论测试方法，能够更准确地预测和测量微观粒子的行为。这项突破性的研究将对物理学和量子力学领域产生深远影响，有望为未来的科学研究提供重要的理论基础和实验验证。该研究成果不仅解决了康普顿散射的理论难题，还为量子力学的理论测试提供了新的方向和启发，为科学家们探索微观世界的本质带来了新的希望。

19，美国物理学家亚瑟·康普顿发现光波的行为类似于粒子，并且可以在撞击实验中将电子从原子中撞出时，这是量子力学的一个重要里程碑。五年后，康普顿也因这项发现获得了诺贝尔奖。康普顿在实验中使用了高能量的短波光，这使他可以忽略电子与原子核的结合能。康普顿只是简单地假设他的计算是电子自由地停留在太空中。

迄今为止，在接下来的90年中，科学家们针对康普顿散射进行了许多实验和计算，这些实验和计算不断地显示出不对称性并带来了难题。例如，观察到在某些实验中，当将碰撞后的电子和轻粒子（光子）的运动能与碰撞前的光子的能量进行比较时，似乎损失了能量。由于能量不能简单地消失，因此可以认为，在这些情况下，与康普顿的简化假设相反，不能忽略原子核对光电子碰撞的影响。

在首次由光子进行的碰撞实验中，由莱因哈德·多纳教授（ReinhardDrner）和法兰克福歌德大学的博士候选人马克斯·基彻（Max Kircher）领导的物理学家团队现在同时观察到了射出的电子和原子核的运动。为此，他们在汉堡加速器设施DESY用X射线源PETRA III的X射线照射了氦原子。他们在COLTRIMS反应显微镜中检测了喷射的电子和其余带电的原子（离子），Drner帮助开发了该设备，该设备能够使原子和分子中的超快反应过程可见。

结果令人惊讶。首先，科学家们观察到，散射光子的能量当然是守恒的，并且部分地转移给了原子核的运动（更确切地说是离子）。此外，他们还观察到，碰撞的光子的能量实际上太低而无法克服电子与原子核的结合能时，有时会将电子从原子核中剔除。总体而言，在三分之二的情况下，电子仅以台球撞击实验中预期的方向喷射。在所有其他情况下，电子似乎被原子核反射，有时甚至以相反的方向射出。

莱因哈德·多尔纳（ReinhardDrner）：“这使我们能够证明整个光子，射出的电子和离子的系统都是根据量子力学定律振荡的。因此，我们的实验为康普顿散射的量子力学理论的实验测试提供了一种新方法，特别是在天体物理学和X射线物理学中，它起着重要的作用。”

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