p Quando o físico americano Arthur Compton descobriu que as ondas de luz se comportam como partículas em 1922, e poderia tirar os elétrons dos átomos durante um experimento de impacto, foi um marco para a mecânica quântica. Cinco anos depois, Compton recebeu o Prêmio Nobel por esta descoberta. Compton usou luz de ondas muito curtas com alta energia para seu experimento, o que lhe permitiu negligenciar a energia de ligação do elétron ao núcleo atômico. Compton simplesmente presumiu para seus cálculos que o elétron repousava livremente no espaço. p Durante os 90 anos seguintes até o presente, numerosos experimentos e cálculos foram realizados com relação ao espalhamento Compton que continuamente revelou assimetrias e enigmas apresentados. Por exemplo, foi observado que em certos experimentos, a energia parecia ter se perdido quando a energia do movimento dos elétrons e das partículas de luz (fótons) após a colisão foi comparada com a energia dos fótons antes da colisão. Uma vez que a energia não pode simplesmente desaparecer, presumiu-se que, nesses casos, ao contrário da suposição simplificada de Compton, a influência do núcleo na colisão fóton-elétron não poderia ser negligenciada.

p Pela primeira vez em um experimento de impacto com fótons, uma equipe de físicos liderada pelo professor Reinhard Dörner e o doutorando Max Kircher na Goethe University Frankfurt agora observou simultaneamente os elétrons ejetados e o movimento do núcleo. Para fazer isso, eles irradiaram átomos de hélio com raios-X da fonte de raios-X PETRA III nas instalações do acelerador DESY de Hamburgo. Eles detectaram os elétrons ejetados e o resto carregado do átomo (íons) em um microscópio de reação COLTRIMS, um aparelho que Dörner ajudou a desenvolver e que é capaz de tornar visíveis processos reativos ultrarrápidos em átomos e moléculas.

p Os resultados foram surpreendentes. Primeiro, os cientistas observaram que a energia dos fótons espalhados era naturalmente conservada e parcialmente transferida para um movimento do núcleo (mais precisamente:o íon). Além disso, eles também observaram que um elétron às vezes é eliminado do núcleo quando a energia do fóton em colisão é, na verdade, muito baixa para superar a energia de ligação do elétron ao núcleo. Geral, o elétron só foi ejetado na direção que se esperaria em um experimento de impacto de bilhar em dois terços dos casos. Em todas as outras instâncias, o elétron é aparentemente refletido pelo núcleo e às vezes até ejetado na direção oposta.

p Reinhard Dörner:"Isso nos permitiu mostrar que todo o sistema de fótons, elétron e íon ejetados oscilam de acordo com as leis da mecânica quântica. Nossos experimentos, portanto, fornecem uma nova abordagem para testes experimentais de teorias de mecânica quântica de espalhamento Compton, que desempenha um papel importante, particularmente em astrofísica e física de raios-X. "