На последний вопрос ответ дал опыт Вальтера Боте (профессор Берлинского, Гисенского и Гейдельбергского университетов). В опыте Боте тонкая металлическая фольга помещалась между двумя счетчиками. Фольга освещалась слабым пучком рентгеновских лучей, под действием которых она сама становилась источником вторичного рентгеновского излучения. Срабатывание (щелчок) каждого счетчика регистрировалось на специальной ленте. Если бы фольга испускала свет во все стороны, щелчки в счетчиках происходили бы одновременно. Однако ничего подобного не наблюдалось. Щелчки в правом счетчике происходили вне всякой связи со щелчками в левом счетчике. Пришлось, как говорится, только руками развести. Опыт Боте не оставил сомнений в том, что одни фотоны испускаются в одном направлении, а другие — в другом.

Какой вывод из описанных опытов сам собой напрашивается? Фотоны, кроме всего прочего, могут взаимодействовать с нами, электронами, и даже выбивать нас из атомов. Правда, слово «выбивать» или другое слово, которое часто используют, «сталкиваться» мне, электрону, решительно не нравятся. Что значит — выбивать? Грубо. А главное, не соответствует действительности. Для того чтобы фотон столкнулся с электроном, он по меньшей мере должен оказаться с ним в одном и том же месте. Вы скоро увидите — сделать это не просто. Правильнее говорить, что мы, электроны, как положено хорошим родственникам, можем делиться с фотонами всем своим достоянием и делаем это довольно часто.

Американский ученый А. Комптон в 1922 году изучал взаимодействие фотонов с неподвижными электронами. Он направлял пучок рентгеновских лучей на образцы из различных материалов, например лития, берилия, бора. Что при этом получалось? Оказалось, часть рентгеновских лучей отклоняется в сторону. Кроме того, были обнаружены вылетающие из вещества электроны.

Что же происходило в опытах Комптона?

Летит фотон слева направо, причем энергия фотона равна, как мы договорились.

Вот встречается фотон с электроном, и в результате встречи электрон, до этого неподвижный, начинает двигаться, а фотон меняет направление своего движения. Энергия изменившего направление (говорят также — рассеянного) фотона плюс кинетическая энергия электрона, очевидно, равны первоначальной энергии фотона до встречи. То же самое относится и к количествам движения. Причем поскольку количество движения — величина векторная, то и складывать их надо по закону сложения векторов. В опытах Комптона, как и следовало ожидать, сумма количеств движения рассеянного фотона и электрона оказывалась равной количеству движения фотона до его встречи с электроном.

Описывая это явление, проще всего сказать, что фотон поделился с электроном — отдал ему часть своей энергии и часть своего количества движения. Но при этом возникает один вопрос, который имеет принципиальное значение в моем, электроньем, мире, да и в вашем тоже. Можно ли поделить фотон на части? Многочисленные опыты, которые проделали ученые и которые я не стану здесь вам растолковывать, свидетельствуют однозначно: поделить фотон нельзя. Не забывайте, прежде всего фотон песет с собой частичку действия, мы его назвали спином. Спин этот всегда в точности равен h, то есть постоянной Планка.