Inverse Compton Scattering

The HERA electron storage ring at Hamburg, Germany contains circulating electrons with an energy of 27 GeV. Photons of wavelength 514 nm from an argon-ion laser are directed so as to collide head-on with the stored electrons. Calculate the maximum scattered photon energy.

SOLUTION

Write the energy and momentum conservation laws in 4-notation, where we use units in which c = 1:

(1)

where p_γ, p_e, and  are the 4-momenta of the photon and electron before and after the collision, respectively. After subtracting  from both sides of (1) and squaring, we obtain

(2)

Here we used  and p^μ_γ p_{γ μ} = 0. We may rewrite (2) in the form

(3)

Introducing the angle θ between the direction of the incident and scattered photons, we have

(4)

From (4)

(5)

The maximum energy  in (5) corresponds to the minimum of the denominator which yields cos θ = -1, θ = π (backscattering). Therefore

(6)

Using the fact that m_e << ε_e (p_e ≈ ε_e) and expanding the denominator, we can rewrite (6) in the form

(7)

We may now substitute values into (7): ε_γ = hc/λ = 2.42 eV, m_e = 0.51 MeV, and ε_e ≈ p_e = 27 GeV, so

مواضيع ذات صلة

مصطلحات الفيزياء النووية

إزاحة حمراء REDSHIFT

المركبات النانوية (Nanocomposites)

مولد فان دي جراف الالكتروستاتي

التطويرات التقنية الحديثة في المعجلات الالكتروستاتية

معجلات الالكترونات الالكتروستاتية

معجلات الفان دي جراف الترادفية

الحد من زيادة الطاقة في معجل فان دي جراف

أنبوبة التعجيل قي معجلات الجسيمات من نوع فان دي جراف

ارتكاز معجل فان دي جراف

مبدأ تشغيل معجل الفان دي جراف

القضايا الأخلاقية المتعلقة بتكنولوجيا النانو