Effet Compton : qu'est-ce que c'est ?

Schéma illustrant l'effet Compton, c'est-à-dire la collision puis diffusion d'un photon par une particule, ici un électron. On voit la formule donnant la longueur d'onde finale du photon en fonction de sa longueur d'onde initiale et l'angle de diffusion thêta. © Robert Hart 

L'effet Compton (on parle aussi de diffusion Compton) est un célèbre phénomène découvert en 1923 par le prix Nobel de physique Arthur Compton montrant que la lumière est constituée de quanta d'énergie possédant une quantité de mouvements. Il s'agit plus précisément de la collision d'un photon énergétique, par exemple un photon dans le domaine des rayons X, avec une particule de matière, comme un électron, pouvant être considérée au repos.

Le prix Nobel de physique Arthur Compton. © The Nobel Foundation  

Cette collision s'accompagne d'un changement de longueur d'onde du photon après la collision qui est très similaire à celle entre deux particules. Lorsque le photon après la collision a une plus grande longueur d'onde, c'est-à-dire qu'il a cédé de l'énergie à l'électron, on est en présence de l'effet Compton proprement dit.

Lorsque la longueur d'onde est plus petite et que donc le photon gagne de l'énergie au dépend de l'électron, on est en présence d'un effet Compton inverse. C'est un effet particulièrement important en astrophysique et cosmologie car il permet d'expliquer l'effet Sunyæv-Zel'dovich.