Compton-Wellenlänge

Die Compton-Wellenlänge einen Teilchens mit Masse ist eine für das Teilchen charakteristische Länge. Sie tritt als Wellenlängenverschiebung des Photons bei Compton-Streuung am Teilchen auf und bestimmt die Reichweite von Wechselwirkungen, bei der das Teilchen ausgetauscht wird.

Compton-Streuung

Bei Compton-Streuung wechselwirken Photonen mit geladenen Teilchen, zum Beispiel Röntgenstrahlung mit Elektronen in der Atomhülle. Trifft ein Photon auf ein geladenes Teilchen, so überträgt es einen Teil seiner Energie auf das Teilchen und wird abgelenkt. Da die Energie eines Photons umgekehrt proportional zu seiner Wellenlänge ist, ist die Wellenlänge des gestreuten, energieärmeren Photons größer. Diese Vergrößerung der Wellenlänge bei rechtwinkliger Streuung des Photons hängt nur von der Masse $m$ des geladenen Teilchens ab, an dem das Photon streut. Sie wird nach dem US-amerikanischen Nobelpreisträger Arthur Compton als Compton-Wellenlänge bezeichnet.

Die Compton-Wellenlänge eines Teilchens der Masse $m$ beträgt

$\lambda ={\frac {h}{m\,c}}\,,$

wobei $h$ das Plancksche Wirkungsquantum und $c$ die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit ist.

Die Compton-Wellenlänge ist umgekehrt proportional zur Masse des Teilchens. Je größer die Masse, desto kleiner die Compton-Wellenlänge.

Compton-Wellenlängen von Elektron, Proton und Neutron

(nach CODATA 2006)

$\lambda _{\text{Elektron}}=2,426\,310\,217\,5\,(33)\ 10^{-12}\ \mathrm {m}$

$\lambda _{\text{Proton}}\ \,=1,321\,409\,844\,6\,(19)\ 10^{-15}\ \mathrm {m}$

$\lambda _{\text{Neutron}}=1,319\,590\,895\,1\,(20)\ 10^{-15}\ \mathrm {m}$