Рассеяние света на электронах не создаёт ККС

[Che]

Уважаемые господа!
Здесь на форуме (и не только) встречается мнение, что Эффект Комптона  ( Рассеяние света на электронах ) является основной причиной наблюдаемого Космологического Красного Смещения (ККС).
Я не согласен с такой точкой зрения, так как следующий расчёт http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/Redshift/Compton_effect_1.htm ,
показывает, что для создания наблюдаемой величины ККС:
- потребуется слишком большое число свободных электронов,  то есть, рассеяние света на электронах не создаёт ККС.
- рассеяние света на более тяжелых частицах требует большей (чем электронная) их плотности в Космосе,
- если основной причиной ККС является эффект Комптона, то должны существовать более мелкие (на много порядков) частицы.

Прошу высказывать Ваши замечания, вопросы, предложения…

С уважением, Александр Чепик

[Kostyrko]

Цитата Che: «Здесь на форуме (и не только) встречается мнение, что Эффект Комптона  ( Рассеяние света на электронах ) является основной причиной наблюдаемого Космологического Красного Смещения (ККС).
Я не согласен с такой точкой зрения…»

Если имеются разные мнения, то, может быть, следует завершить название темы знаком вопроса?
И приведите, пожалуйста, ссылки с обоснованиями мнений, альтернативных Вашему.

[Che]

Если имеются разные мнения, то, может быть, следует завершить название темы знаком вопроса?

|1. Мне недоступно изменить название темы.
2. Для отсутствия знака вопроса есть аргумент - расчёт требуемой для этого плотности вещества во Вселенной.
Так что вопрос, стоит ли поднимать вопрос о знаке вопроса? 

И приведите, пожалуйста, ссылки с обоснованиями мнений, альтернативных Вашему.

Так ведь Вы же, уважаемый Kostyrko, сами и  приводили такую ссылку в теме "Старение света",  Ответ #487 : 21.08.2010: 

"Потери в космической среде, правда, напрямую не связанные с дисперсией волн, рассматриваются, например, в объемной работе (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420). В этой работе космологическое красное смещение объясняется потерями в горячей плазме космической среды".

В этой статье Ari Brynjolfsson-а "Redshift of photons penetrating a hot plasma" говорится, что КС создаётся горячей электронной плазмой. Но доводы в этой статье мне почти интуитивно не понравились, несмотря на весьма заманчивый вывод там : "The plasma redshift explains the observed magnitude-redshift relation for supernovae SNe Ia without the big bang, dark matter, or dark energy. There is no cosmic time dilation. The universe is not expanding. The plasma redshift, when compared with experiments, shows that the photons' classical gravitational redshifts are reversed as the photons move from the Sun to the Earth. This is a quantum mechanical effect. As seen from the Earth, repulsion force acts on the photons. This means that there is no need for Einstein's Lambda term. The universe is quasi-static, infinite, and everlasting."
И вот, когда недавно один уважаемый автор аналогичного утверждения прислал мне его в качестве аргумента в пользу своей теории, я сообразил, как всё это можно рассчитать.

За подсказку - спасибо, я подумаю, каким образом можно будет сослаться на статью Brynjolfsson-а.

[Kostyrko]

Цитата Che: «Но доводы в этой статье мне почти интуитивно не понравились…»

В работе http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420 количественно рассматривается то обстоятельство, что взаимодействие фотона и электрона, например, в комптоновском рассеянии, не может иметь КПД, равный 100%; в таком взаимодействии, как и в любом реальном взаимодействии, добротность при обмене энергией не может быть бесконечно большой.
Ваши же попытки расчёта вовсе не учитывают потерь при комптоновском рассеянии.
И потом, согласитесь: довод «мне почти интуитивно не понравились» не является аргументом в научном споре. Да и выражение «Рассеяние света на электронах не создаёт ККС» выглядит слишком уж безапелляционным.

[Kostyrko]

Цитата Che: «Мне недоступно изменить название темы».

По Вашей просьбе это может сделать модератор.

Цитата Che: «…Эффект Комптона…»

Изменение длины волны фотона при рассеянии на неподвижном электроне не превышает комптоновской длины волны 0,024 Ангстрема (http://www.astronet.ru/db/msg/1188351). Т.е. при распространении фотонов разных длин волн на космологических расстояниях однородной Вселенной длина волны всех фотонов из-за комптоновского рассеяния должна уменьшаться на одно и то же значение. Это не соответствует наблюдениям космологического красного смещения, в которых длины всех волн уменьшаются в одно и то же число раз.

Другая «проблема» эффекта Комптона в контексте космологического красного смещения – рассеяние должно происходить преимущественно «вперёд», поскольку изображения далёких объектов не имеют сильного размытия, изображения довольно чёткие, т.е. рассеяние невелико. Но в эффекте Комптона рассеяние строго вперёд вообще не изменяет длины волны фотона (Вы это хотели подчеркнуть своими оценками?).

При рассеянии низкочастотных фотонов на ультрарелятивистских электронах (обратный комптон-эффект) частота фотонов увеличивается (длина волны уменьшается), что также не соответствует наблюдениям космологического красного смещения: это смещение красное, а не фиолетовое.

Поэтому однобокое рассмотрение эффекта Комптона не обнаруживает связи этого эффекта с космологическим красным смещением. Автор работы http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420 рассматривает проблему гораздо шире. В частности, в работе отмечается, что потеря энергии фотона на электроне примерно равна произведению энергии фотона и половины комптоновского сечения рассеяния на электроне.
(The energy loss of a photon per electron is about equal to the product of the photon's energy and one half of the Compton cross section per electron).
А вот такая зависимость уже точно отвечает наблюдениям космологического красного смещения.

Здесь представляется уместным упомянуть одну особенность в наблюдениях космологического красного смещения. Наиболее полны данные наблюдений в диапазоне от 21 см (радиолиния водорода) до ультрафиолета (линия Лайман-альфа). Наблюдения в мягком рентгене позволяют пока что говорить лишь об указаниях на наличие космологического красного смещения в этом диапазоне, как уже обсуждалось в Вашей теме http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,76585.0.html . Для более коротких волн – жёсткого рентгена и гамма-диапазона – ситуация ещё менее определённая(?). Поэтому в наблюдательном аспекте космологического красного смещения пока целесообразно говорить о томсоновском пределе комптоновского рассеяния (http://www.astronet.ru/db/msg/1190793):

[Che]

 

Ваши же попытки расчёта вовсе не учитывают потерь при комптоновском рассеянии.

Учет потерь (добротности) только увеличит требуемую плотность электронов в пространстве, поэтому не изменит полученный вывод.

И потом, согласитесь: довод «мне почти интуитивно не понравились» не является аргументом в научном споре.

Но это не довод, а объяснение, почему я сделал указанный расчёт.

Да и выражение «Рассеяние света на электронах не создаёт ККС» выглядит слишком уж безапелляционным.

Да, я считаю, что на электронах нельзя получить количественные и качественные характеристики ККС за счет эффекта Комптона.

[Che]

Изменение длины волны фотона при рассеянии на неподвижном электроне не превышает комптоновской длины волны 0,024 Ангстрема (http://www.astronet.ru/db/msg/1188351). Т.е. при распространении фотонов разных длин волн на космологических расстояниях однородной Вселенной длина волны всех фотонов из-за комптоновского рассеяния должна уменьшаться на одно и то же значение. Это не соответствует наблюдениям космологического красного смещения, в которых длины всех волн уменьшаются в одно и то же число раз.

Это еще раз подтверждает невозможность объяснения ККС с помощью Эффекта Комптона. Уже одного этого достаточно, чтобы не ставить знак вопроса в названии темы.

Другая «проблема» эффекта Комптона в контексте космологического красного смещения – рассеяние должно происходить преимущественно «вперёд», поскольку изображения далёких объектов не имеют сильного размытия, изображения довольно чёткие, т.е. рассеяние невелико. Но в эффекте Комптона рассеяние строго вперёд вообще не изменяет длины волны фотона (Вы это хотели подчеркнуть своими оценками?).

Конечно, в том числе это. Ограничение угла рассеяния может быть существенным только при значительном превышении энергии фотонов над энергией электронов, то есть, для сверхэнергичных гамма-квантов. Значит, даже видимый свет при взаимодействии даже с неподвижными электронами будет терять существенную свою часть (и можно говорить о малой добротности эффекта), и ККС на электронах не получается.   
Ограничивая угол рассеяния для видимого света, мы требуем  существенного уменьшения массы частиц, на которых должно происходить рассеяние.

При рассеянии низкочастотных фотонов на ультрарелятивистских электронах (обратный комптон-эффект) частота фотонов увеличивается (длина волны уменьшается), что также не соответствует наблюдениям космологического красного смещения: это смещение красное, а не фиолетовое.

Поскольку Обратные фотоны от источника и остальные фотоны с недостаточно малым углом рассеяния не попадут к наблюдателю, не дадут увидеть фиолетовое смещение источника, но и не принесут соответствующую часть излученной энергии источника, не дадут возможность правильно оценить его светимость и расстояние.

Поэтому однобокое рассмотрение эффекта Комптона не обнаруживает связи этого эффекта с космологическим красным смещением. Автор работы http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420 рассматривает проблему гораздо шире. В частности, в работе отмечается, что потеря энергии фотона на электроне примерно равна произведению энергии фотона и половины комптоновского сечения рассеяния на электроне.
(The energy loss of a photon per electron is about equal to the product of the photon's energy and one half of the Compton cross section per electron).
А вот такая зависимость уже точно отвечает наблюдениям космологического красного смещения.

Но Автор не рассматривает углы рассеяния, а для малых углов рассеяния света на
электронах будет и очень мало провзаимодействующих фотонов, и гораздо меньшая потеря ими энергии. (См. мой расчёт). Ни о каком объяснении ККС в этом случае не будет и речи.

Здесь представляется уместным упомянуть одну особенность в наблюдениях космологического красного смещения. Наиболее полны данные наблюдений в диапазоне от 21 см (радиолиния водорода) до ультрафиолета (линия Лайман-альфа). Наблюдения в мягком рентгене позволяют пока что говорить лишь об указаниях на наличие космологического красного смещения в этом диапазоне, как уже обсуждалось в Вашей теме http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,76585.0.html . Для более коротких волн – жёсткого рентгена и гамма-диапазона – ситуация ещё менее определённая(?).

Но на электронах, даже неподвижных, достаточный процент мало отклонившихся фотонов может быть только из гамма-диапазона.

Поэтому в наблюдательном аспекте космологического красного смещения пока целесообразно говорить о томсоновском пределе комптоновского рассеяния (http://www.astronet.ru/db/msg/1190793)

Томсоновское рассеяние в моих расчетах не обсуждается. Но, насколько мне известно, Томсоновское рассеяние не рассматривается в качестве причин ККС.

[Kostyrko]

Цитата Che: «Да, я считаю, что на электронах нельзя получить количественные и качественные характеристики ККС за счет эффекта Комптона».

Если говорить о «рафинированном» эффекте Комптона, без учёта потерь, то, наверное, да. Но, может быть, Вы нашли ошибки в расчётах и рассуждениях работы http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420 ?

Цитата Che: «…даже видимый свет при взаимодействии даже с неподвижными электронами будет терять существенную свою часть…»

Существенную часть чего?

Цитата Che: «Ограничивая угол рассеяния для видимого света, мы требуем  существенного уменьшения массы частиц, на которых должно происходить рассеяние».

Почему?

Цитата Che: «Поскольку Обратные фотоны от источника и остальные фотоны с недостаточно малым углом рассеяния не попадут к наблюдателю, не дадут увидеть фиолетовое смещение источника, но и не принесут соответствующую часть излученной энергии источника, не дадут возможность правильно оценить его светимость и расстояние».

Что такое «Обратные фотоны»?
Что значит «не дадут увидеть фиолетовое смещение источника»?

Цитата Che: «Но на электронах, даже неподвижных, достаточный процент мало отклонившихся фотонов может быть только из гамма-диапазона».

Достаточный процент для чего?

Цитата Che: «Томсоновское рассеяние в моих расчетах не обсуждается».

«Частным случаем комптоновского рассеяния в пределе низкочастотных фотонов и малоэнергичных электронов явл. томсоновское рассеяние» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188351).
Если Ваши расчёты выполнены вкупе с рассуждениями о космологическом красном смещении, наблюдения которого имеются только(?) для низкочастотных фотонов, то, может быть, лучше всё же говорить о томсоновском пределе комптоновского рассеяния, т.е. о томсоновском рассеянии.

[Аstrocity]

Уважаемые господа!
Здесь на форуме (и не только) встречается мнение, что Эффект Комптона  ( Рассеяние света на электронах ) является основной причиной наблюдаемого Космологического Красного Смещения (ККС).

Интересно кто утверждает что эффект Комптона связан с ККС и чем обосновывают.
ККС это же увеличение длины волны при расширении пространства, хотя физического смысла этого явления ККС-я не совсем понимаю. Что действует на волну растягивая ее, энергия плотности вакуума? Эффект Допплера понятен, расширения пространства(даже ускоренное)-тоже понятен, а вот с пониманием ККС в физ смысле у меня проблема.
 
 Я почему собственно задаюсь этим вопросом. Тут ведь можно договориться до того что не пространство расширяется а меняется...кривизна например  Т.е. спекуляций на эту непростую тему мб много.

[Che]

Интересно кто утверждает что эффект Комптона связан с ККС и чем обосновывают.

Ari Brynjolfsson в работе (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420) - ККС объясняет потерями в горячей плазме космической среды; А.Л. Шаляпин в своей книге о Фундаментальной Физике – ККС объясняет эффектом Комптона на свободных электронах.

ККС это же увеличение длины волны при расширении пространства, хотя физического смысла этого явления ККС-я не совсем понимаю. Что действует на волну растягивая ее, энергия плотности вакуума? Эффект Допплера понятен, расширения пространства(даже ускоренное)-тоже понятен, а вот с пониманием ККС в физ смысле у меня проблема.

Ну и не ломайте себе голову. Скоро наш телескоп Спектр-Р найдет сформированные галактики на z >15, и, как сказано в статье http://www.inosmi.ru/russia/20110725/172457302.html "  Современная астрофизика находится на пороге революции. Я думаю, что в ближайшие десять-пятнадцать лет произойдет изменение нашего понимания о Вселенной".  [СЕРГЕЙ ЛИХАЧЕВ, астрофизик]
 

Я почему собственно задаюсь этим вопросом. Тут ведь можно договориться до того что не пространство расширяется а меняется...кривизна например.  Т.е. спекуляций на эту непростую тему мб много.

Мы с уважаемым Kostyrko рассматриваем вклад в Космологическое Красное Смещение (ККС), который делает материальная среда. Естественно, что на долю основного процесса, создающего ККС, останется меньше. На мой взгляд, для описания процессов во Вселенной вообще не нужны термины "Расширение" и "Кривизна" пространства. Кое-что в этом направлении получается построить и оценить: http://redshift0.narod.ru/. а обсуждение всех своих статей я провожу на этом форуме.

[Аstrocity]

Спасибо. Почитаю, еще подумаю.

[Che]

Цитата Che: «Да, я считаю, что на электронах нельзя получить количественные и качественные характеристики ККС за счет эффекта Комптона».

Если говорить о «рафинированном» эффекте Комптона, без учёта потерь, то, наверное, да.

Потери – вопрос второй. Вопрос первый – какая часть фотонов дойдёт до наблюдателя. Энергия неподвижного электрона 0.511 МэВ. А фотон  с энергией >100 кэВ  называется гамма-квантом). Возьмём фиолетовый свет. Энергия его фотонов намного меньше 0.511 МэВ, поэтому их распределение при рассеянии на электронах будет иметь вид Томсоновского предела, что для малого угла рассеяния [math]\alpha[/math] соответствует [math]\alpha/ \pi[/math] -доле фотонов, прошедших внутри сектора alpha. См. Рис.1 в http://www.astronet.ru/db/print/msg/1190793 . Очевидно, что даже одно взаимодействие каждого фотона с электроном в этом диапазоне не позволяет абсолютному большинству испущенных фотонов попасть к наблюдателю. Таким образом, в видимом диапазоне к наблюдателю попадают в абсолютном большинстве только фотоны, не взаимодействовавшие с электронами. Поэтому какие бы ни были потери, они в наблюдаемом результате не участвуют, и их учитывать не надо.           
Кстати, я извиняюсь – я не верно понял термин "потери", посчитав возможным учесть их за счет меньшего угла рассеяния.
 Если бы потери составляли хотя бы 0.001 энергии фотона, то это слабо бы сказалось на Формуле Комптона, но пары тысяч взаимодействий было бы достаточно, чтобы практически полностью рассеять фотон. То есть, по средней плотности электронов можно сказать, какой должна быть потеря, чтобы дошедшие до приёмника фотоны имели нужную энергию. Однако в видимом и других диапазонах не может быть ни одного взаимодействия, соответственно, не может быть и красного смещения фотонов.

Но, может быть, Вы нашли ошибки в расчётах и рассуждениях работы http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420 ?

Ошибки в расчётах я в статье не искал – и так очевидно, что в видимом диапазоне вывод Автора не верен.

Цитата Che: «…даже видимый свет при взаимодействии даже с неподвижными электронами будет терять существенную свою часть…»

Существенную часть чего?

Количества квантов.

Цитата Che: «Ограничивая угол рассеяния для видимого света, мы требуем  существенного уменьшения массы частиц, на которых должно происходить рассеяние».

Почему

По двум причинам: 1. Формула Комптона при одинаковом смещении частоты в одном диапазоне волн для меньшего угла требует меньшую массу частиц. 2. Тот же Рис.1. показывает, что при меньшей массе частиц вероятность малого угла рассеяния больше.

Цитата Che: «Поскольку Обратные фотоны от источника и остальные фотоны с недостаточно малым углом рассеяния не попадут к наблюдателю, не дадут увидеть фиолетовое смещение источника, но и не принесут соответствующую часть излученной энергии источника, не дадут возможность правильно оценить его светимость и расстояние».

Что такое «Обратные фотоны»?
Что значит «не дадут увидеть фиолетовое смещение источника»?

«Обратные фотоны» - фотоны, скорость которых после взаимодействия с электроном имеет ненулевую противоположную составляющую. Такие фотоны улетают от приемника, поэтому не дают приемнику информацию о своем фиолетовом смещении.

Цитата Che: «Но на электронах, даже неподвижных, достаточный процент мало отклонившихся фотонов может быть только из гамма-диапазона».

Достаточный процент для чего?

Чтобы не исказилась светимость источника в этом диапазоне.

Цитата Che: «Томсоновское рассеяние в моих расчетах не обсуждается».

«Частным случаем комптоновского рассеяния в пределе низкочастотных фотонов и малоэнергичных электронов явл. томсоновское рассеяние» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188351).
Если Ваши расчёты выполнены вкупе с рассуждениями о космологическом красном смещении, наблюдения которого имеются только(?) для низкочастотных фотонов, то, может быть, лучше всё же говорить о томсоновском пределе комптоновского рассеяния, т.е. о томсоновском рассеянии.

Наоборот, при томсоновском рассеянии процент долетевших до приёмника фотонов источника крайне мал, и не может дать наблюдаемую светимость источника, то есть, наблюдаемые величины не соответствуют действительности, и как-то странно будет говорить о соответствии реальности эффекта, которых дает нереальные результаты.
(См. начало сообщения.) В большинстве диапазонов мы наблюдаем фотоны, не взаимодействовавшие с электронами, то есть, на наблюдаемые нами фотоны эффект Томсона не влиял. Конечно, на части не долетевших до нас фотонов эффект Томсона сработал, и такие фотоны мы относим к эффекту поглощения.

[Kostyrko]

Цитата Che: «Ошибки в расчётах я в статье не искал – и так очевидно, что в видимом диапазоне вывод Автора не верен».

Если бы Вы прочли работу http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420 , то вряд ли бы у Вас возникло желание оценивать потери в комптоновском рассеянии. Всё уже давно подсчитано:
“Only a very small amount of recoil energy is transferred to the electron”.

Вопрос в работе рассматривается гораздо шире. Имеются оценки влияния двойного комптон-эффекта и n-кратного комптон-эффекта (http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1711.html); учитываются коллективные процессы, влияние магнитных полей и т.д.
Я всё-таки рекомендую прочитать работу (несмотря на объём в 95 страниц); наверняка Вы найдете для себя немало интересного.

[dims]

Прошу высказывать Ваши замечания, вопросы, предложения…

Совершенно некорректным является как альтернативное мнение, так и Ваше.

При эффекте Комптона, фотон отклоняется в сторону и меняет свою длину волны в зависимости от угла отклонения, который случаен. То есть, смещение непостоянно, случайно и сопровождается случайным преломлением. Комптон-эффект никак не может вызывать равномерный сдвиг всего спектра в красную сторону.

[Che]

Прошу высказывать Ваши замечания, вопросы, предложения…

Совершенно некорректным является как альтернативное мнение, так и Ваше.

При эффекте Комптона, фотон отклоняется в сторону и меняет свою длину волны в зависимости от угла отклонения, который случаен. То есть, смещение непостоянно, случайно и сопровождается случайным преломлением. Комптон-эффект никак не может вызывать равномерный сдвиг всего спектра в красную сторону.

Согласен с Вашим мнением, что "Комптон-эффект никак не может вызывать равномерный сдвиг всего спектра" на электронах и более тяжелых частицах.

[Che]

Если бы Вы прочли работу http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401420 , то вряд ли бы у Вас возникло желание оценивать потери в комптоновском рассеянии. Всё уже давно подсчитано:
“Only a very small amount of recoil energy is transferred to the electron”.

Я переведу и изучу её.

[Kostyrko]

Цитата dims: «При эффекте Комптона, фотон отклоняется в сторону и меняет свою длину волны в зависимости от угла отклонения, который случаен. То есть, смещение непостоянно, случайно и сопровождается случайным преломлением. Комптон-эффект никак не может вызывать равномерный сдвиг всего спектра в красную сторону».

Рэлееевская индикатриса комптоновского рассеяния говорит о том, что рассеяние происходит преимущественно по лучу зрения источник-наблюдатель:



В наблюдаемом космологическом красном смещении диапазон частот соответствует томсоновскому пределу комптоновского рассеяния, когда индикатриса рассеяния практически симметрична. Поскольку нас интересуют только те фотоны, которые принимает наблюдатель, то целесообразно рассматривать лишь фотоны, распространяющиеся по лучу зрения источник-наблюдатель (остальные фотоны, сгенерированные источником, проходят мимо наблюдателя). В таком случае двойное рассеяние фотона в направлении назад-назад приводит к тому, что фотон, будет принят наблюдателем с красным смещением 0,024+0,024 = 0,048 Ангстрема. Здесь красное смещение налицо, но…
Величина красного смещения в этом случае будет одной и той же для волн всех длин; частота фотонов уменьшится не в одно и то же число раз, как это наблюдается при космологическом красном смещении. К тому же, число многократных рассеяний невелико, и обусловленный этим сдвиг к красному концу спектра также невелик. Всё это подтверждается наблюдениями: далёкие объекты выглядят достаточно чёткими, и их спектральные линии смещены к красному концу спектра примерно в одно и то же число раз, а не на одну и ту же величину.

Исходя из этого, интерес представляет однократное комптоновское рассеяние, причём в наиболее вероятном направлении – в сторону наблюдателя, вперёд. При этом собственно комптоновское рассеяние не изменяет длины волны фотона. Тем не менее, и в этом случае рассеяние имеет место, а, значит, имеет место взаимодействие фотона и электрона. Взаимодействие может проявляться в виде известного эффекта давления излучения (http://www.astronet.ru/db/msg/1188259). Фотон при взаимодействии с электроном отдаёт последнему часть своего импульса, часть своей энергии. Электрон «нагревается», а фотон «остывает». Поэтому в случае однократного комптоновского рассеяния «в лице» давления излучения в космической плазме  может возникать, по крайней мере, часть наблюдаемого космологического красного смещения. Такой механизм имеет наблюдательные проявления: изображения далёких объектов хоть и умеренно, но всё же размыты, что может указывать на наличие комптоновского (томсоновского) рассеяния.

[VladTK]

...Исходя из этого, интерес представляет однократное комптоновское рассеяние, причём в наиболее вероятном направлении – в сторону наблюдателя, вперёд. При этом собственно комптоновское рассеяние не изменяет длины волны фотона. Тем не менее, и в этом случае рассеяние имеет место, а, значит, имеет место взаимодействие фотона и электрона. Взаимодействие может проявляться в виде известного эффекта давления излучения (http://www.astronet.ru/db/msg/1188259). Фотон при взаимодействии с электроном отдаёт последнему часть своего импульса, часть своей энергии. Электрон «нагревается», а фотон «остывает». Поэтому в случае однократного комптоновского рассеяния «в лице» давления излучения в космической плазме  может возникать, по крайней мере, часть наблюдаемого космологического красного смещения. Такой механизм имеет наблюдательные проявления: изображения далёких объектов хоть и умеренно, но всё же размыты, что может указывать на наличие комптоновского (томсоновского) рассеяния.

При комптоновском (упругом) рассеянии фотона на электроне, если фотон не отклонился от своего первоначального направления движения, то взаимодействия между электроном и фотоном нет. Запишите законы сохранения и сразу это увидите.

[Che]

При комптоновском (упругом) рассеянии фотона на электроне, если фотон не отклонился от своего первоначального направления движения, то взаимодействия между электроном и фотоном нет. Запишите законы сохранения и сразу это увидите.

А если отклонился очень немного, то взаимодействие было, но таких фотонов крайне малый процент, и они не могут принести даже 1% энергии источника, направленной изначально в нашу сторону.

[Kostyrko]

Цитата VladTK: «При комптоновском (упругом) рассеянии фотона на электроне, если фотон не отклонился от своего первоначального направления движения, то взаимодействия между электроном и фотоном нет».

Вы полагаете, что следующая фраза не корректна?:
«…увеличивается вероятность рассеяния вперёд, т.е. в направлении распространения фотона…» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188351).

[VladTK]

Вы полагаете, что следующая фраза не корректна?:
«…увеличивается вероятность рассеяния вперёд, т.е. в направлении распространения фотона…» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188351).

Ну почему же - корректна. Просто при рассеянии на нулевой угол, собственно самого рассеяния и нет, потому-что отсутствует взаимодействие между фотоном и электроном. Вы подставьте в формулы для частоты фотона после рассеяния нулевой угол (в приведенной Вами ссылке) и все сразу увидите. А в данной фразе говорится, что при высоких энергиях вероятность фотону пролететь мимо электрона без рассеяния возрастает.

[Che]

 Сообщаю об открытии темы : Возможный механизм ККС,
http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,87712.0.html#new
о статье Бринйолфссона.

[Kostyrko]

Цитата VladTK: «При комптоновском (упругом) рассеянии фотона на электроне, если фотон не отклонился от своего первоначального направления движения, то взаимодействия между электроном и фотоном нет».

Разнообразие и обилие факторов, определяющих характер рассеяния света, не позволяют единообразно и детально описать все случаи, поэтому условия идеализуют с разной степенью адекватности рассматриваемому случаю.
Рассеяние света свободными или слабо связанными электронами (Комптона эффект) играет большую роль в астрофиз. плазме: оно определяет лучистое давление и процессы переноса в космич. объектах.
http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3318.html

При рассеянии фотона на электроне строго вперёд, в любом случае имеет место лучистое давление, фотон сообщает электрону определённый импульс и тем самым теряет часть энергии, «краснеет». Чистый эффект Комптона, не учитывающий этих потерь, есть идеализация, пренебрежение сопутствующим рассеянию эффектом.
Рассеяние вперёд – это разновидность взаимодействия фотона с электроном. Если фотон не изменил направления распространения, то либо произошло рассеяние вперёд, либо фотон прошёл мимо электрона, и рассеяния не было, что в настоящей теме интереса не представляет.

[tcaplin]

 Господа. Надо говорить не о "возможности рассеяния вперед", а о вероятности такого направления рассеяния. Да, такое возможно. Возможен и акт двойного рассеяния - вначале на определенный угол, затем на точно такой угол назад с восстановлением направления.
 Но в общей картине доля таких случаев ничтожна - в рассеивающей среде направления рассеянных фотонов изотропно. Скажем, голубое небо равномерно заполняет небосвод - хотя освещено направленным потоком от Солнца.
 Если в мировой среде были бы любые рассеивающие составляющие - то и она диффузно светилась бы по всему углу обзора.
 Если еще добавить зависимость потери энергии фотона (величины смещения) от угла рассеяния  - а последний случаен - то определенного смещения Z никогда не получить.

[Kostyrko]

Цитата tcaplin: «…в рассеивающей среде направления рассеянных фотонов изотропно».

В протяжённых средах, кроме интерференции, существен др. коллективный эффект – взаимное облучение частиц рассеянным излучением, называемое многократным рассеянием света. В гипотетической идеально однородной безграничной среде происходит полное интерференц. гашение излучения, рассеянного во всех направлениях всеми элементами среды, за исключением направления распространения падающей волны. Вместе с последней рассеянное излучение образует результирующее, распространяющееся как падающее со скоростью <с, определяемой показателем преломления среды. Эти утверждения, называемые теоремой Эвальда - Озеена, справедливы для однородных сред при произвольной многократности рассеяния света.
http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3318.html

Вселенная на больших масштабах выглядит однородной; однородна Вселенная и в космологических моделях. В приближении однородности, с учётом многократного рассеяния, изображения далёких источников не должны быть сильно размыты, что и имеет место в наблюдениях. И при этом рассеяние присутствует, вызывает потери энергии фотонов и приводит к появлению, по крайней мере, части космологического красного смещения.

[tcaplin]

Kostyrko:

В гипотетической идеально однородной безграничной среде происходит полное интерференц. гашение излучения, рассеянного во всех направлениях всеми элементами среды, за исключением направления распространения падающей волны.

"
Но почему тогда небо днем не черное? "Интерференционное гашение" в воздухе не происходит?

[Kostyrko]

Цитата tcaplin: «Но почему тогда небо днем не черное? "Интерференционное гашение" в воздухе не происходит?»

Диск Солнца на дневной небесной сфере – приблизительно чёрный объект с температурой 6000 К. Если «устранить» объекты ближнего плана, искажающие космологическую «черноту», то увидим чёрное небо с температурой 2,7 К.
Воздух земной атмосферы – локальная неоднородность, «искажающая» глобальную однородность Вселенной.

[tcaplin]

Kostyrko:

Воздух земной атмосферы – локальная неоднородность, «искажающая» глобальную однородность Вселенной.

Я имею в виду, что законы рассеяния в атмосфере и в космической среде вряд ли сильно различаются. Если бы в космосе рассеяние было - то и космическое небо светилось бы равномерно по объему. Как светится воздушное небо.
 А раз такого свечения нет - то, значит, нет и рассеяния. А уж какого - комптоновского, или иного - уже не имеет значения.

[Kostyrko]

Цитата tcaplin: «Я имею в виду, что законы рассеяния в атмосфере и в космической среде вряд ли сильно различаются. Если бы в космосе рассеяние было - то и космическое небо светилось бы равномерно по объему».

Средняя плотность Вселенной на два десятка порядков ниже плотности земной атмосферы, поэтому отличаются и условия рассеяния.
Рассеяние в космосе вполне наблюдаемо:
«Свечение хвостов комет, отражательных и диффузных туманностей, а также такие явления, как зодиакальный и диффузный галактич. свет, в той или иной мере обусловлены излучением, рассеянным пылью» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188406).

Да и космическое небо «светится равномерно»:
«Яркость ночного неба составляет m_V ≈ 21,6 с квадратной секунды…» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188307).

[tcaplin]

Kostyrko:

Рассеяние в космосе вполне наблюдаемо:
«Свечение хвостов комет, отражательных и диффузных туманностей, а также такие явления, как зодиакальный и диффузный галактич. свет, в той или иной мере обусловлены излучением, рассеянным пылью» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188406).

Да и космическое небо «светится равномерно»:
«Яркость ночного неба составляет mV ≈ 21,6 с квадратной секунды…» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188307).

Совершенно верно. Именно об этом я и говорю. Некоторое рассеяние есть - но только в той мере, в которой этот эффект вызывает потерю направленности лучей света (и соответственно диффузное свечение), а не их "красное смещение". Чем выше рассеяние (пылевые и газовые туманности, хвосты комет, солнечная корона), тем меньше шансов пробиться прямым лучам от звезд.
 И совершенно нет связи с эффектом красного смещения тех лучей, которые все-таки не изменили направление.

[Kostyrko]

Цитата tcaplin: «И совершенно нет связи с эффектом красного смещения тех лучей, которые все-таки не изменили направление».

Наблюдения говорят о наличии рассеяния излучения в космической среде. Рассеяние происходит во всех направлениях, в том числе и вперёд. Наблюдения указывают на то, что Вселенная близка к однородной по условиям рассеяния в ней излучения: далёкие объекты выглядят не сильно размытыми. Т.е. имеются наблюдательные указания на то, что во Вселенной происходит многократное рассеяние излучения (http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,86862.msg1737889.html?PHPSESSID=kqan80u8udu0k9rfstb6tarhd6#msg1737889). Поскольку из-за многократного рассеяния направление распространения волны соответствует исходному направлению её распространения, то вызывает интерес рассеяние вперёд. При рассеянии вперёд само по себе комптоновское (и томсоновское) рассеяние не приводит к изменению длины волны. Однако взаимодействие излучения с веществом при рассеянии вперёд приводит к потере фотонами части импульса из-за эффекта давления излучения.
Другими словами, наличие многократного рассеяния не изменяет направления распространения излучения, а взаимодействие излучения с веществом (лучистое давление) при рассеянии вперёд приводит к потерям энергии излучения, т.е. к красному смещению спектральных линий.