Warum berechnen wir normalerweise keine Streuquerschnitte für die Compton-Streuung von Photonen (Gammastrahlen) an Protonen? Schließlich sind sowohl Elektronen als auch Protonen Fermionen. Müsste also nicht die Amplitude für beide Streuarten identisch sein?
Zwei Gründe.
Erstens hat das Proton eine viel höhere Masse als ein Elektron. In der Praxis bedeutet dies, dass das Proton bei gegebener Photonenenergie im Fermion-Ruhesystem nach Berücksichtigung der Energie-Impuls-Erhaltung eine geringere Rückstoßgeschwindigkeit hat, was bedeutet, dass das Photon viel weniger Energie verliert. Der Querschnitt bleibt also im Grunde in der Thomson-Grenze mit niedriger Energie. Und der Thomson-Querschnitt ist proportional zu also ist es tatsächlich niedriger für ein Proton als für ein Elektron
Zweitens, und noch wichtiger, ist ein Elektron eine Punktladung (soweit die Berechnungen gehen), während ein Proton aus anderem Material besteht und eine räumliche Ausdehnung hat. Die interne Struktur bedeutet, dass das Photon interne Zustände des Protons anregen kann, was eine völlig andere Behauptung ist. Oder mit den teilweise geladenen Quarks einzeln interagieren. Offensichtlich gibt es einen Schwellenwert, unterhalb dessen dies weniger relevant wird, aber dann müssen Sie sich wieder mit der Thomson-Grenze befassen, die einen um den Faktor reduzierten Querschnitt wert ist im Vergleich zu einem Elektron.
Quarkonium