Prawidłowo wskazane zjawisko to efekt Comptona. W fizyce promieniowania mówi się, że jest to sprężyste rozpraszanie fotonów promieniowania X (albo gamma) na praktycznie swobodnych elektronach, po którym foton ma mniejszą energię, a więc większą długość fali. Energia nie znika, tylko dzieli się: część przejmuje elektron (zostaje on wybity z powłoki i zyskuje energię kinetyczną), a część zachowuje foton, ale już o niższej energii i zmienionym kierunku. Właśnie ta utrata energii fotonu jest fizyczną przyczyną zwiększenia długości fali. W praktyce radiologicznej efekt Comptona dominuje w zakresie energii typowej dla diagnostycznych zdjęć RTG klatki piersiowej czy jamy brzusznej, szczególnie w tkankach o średniej gęstości. Z mojego doświadczenia to jedno z kluczowych zjawisk, które trzeba rozumieć, jeśli ktoś chce sensownie mówić o kontraście obrazu i dawce rozproszonej. Rozproszone promieniowanie Comptona odpowiada za tzw. mgłę na obrazie, pogarsza kontrast i zwiększa niepotrzebne narażenie personelu. Dlatego w dobrych praktykach pracowni RTG stosuje się kratki przeciwrozproszeniowe, odpowiednie kolimowanie wiązki, właściwe parametry kV i mAs – właśnie po to, żeby ograniczać wpływ rozpraszania Comptona. W planowaniu osłon stałych i organizacji pracowni fizyk medyczny też musi brać pod uwagę udział promieniowania rozproszonego na ściany, sufit i podłogę. Co ważne, efekt Comptona jest w dużej mierze niezależny od liczby atomowej materiału, więc występuje zarówno w tkankach miękkich, jak i w kości, a jego intensywność bardziej zależy od gęstości elektronowej i energii wiązki. W tomografii komputerowej, przy typowych energiach efektywnych wiązki, rozpraszanie Comptona również ma duży udział i wpływa na artefakty oraz konieczność stosowania filtrów i algorytmów rekonstrukcji uwzględniających rozproszenie. Dlatego kojarzenie „zwiększenia długości fali po rozproszeniu” z nazwiskiem Compton to w medycynie obrazowej absolutna podstawa fizyki promieniowania.
Zjawisko zwiększenia długości fali promieniowania X po rozproszeniu jest ściśle powiązane z mechaniką kwantową i energią fotonu, dlatego tylko jedno z podanych nazwisk opisuje właściwy efekt. Częsty błąd polega na tym, że nazwiska znanych fizyków traktuje się trochę zamiennie, jakby każdy z nich zajmował się tym samym. Tymczasem Boltzmann kojarzony jest głównie z termodynamiką statystyczną, rozkładami energii cząstek w gazie, entropią. Nie opisywał on rozpraszania fotonów X na elektronach i nie wprowadził żadnego zjawiska, które łączyłoby się z wydłużeniem długości fali promieniowania w wyniku pojedynczego aktu rozproszenia. Odwoływanie się do jego nazwiska w kontekście promieniowania X wynika raczej z ogólnego skojarzenia „fizyk – statystyka – energia”, ale nie ma tu merytorycznego uzasadnienia. Podobnie Maxwell to fundament teorii klasycznego pola elektromagnetycznego. Jego równania opisują rozchodzenie się fal elektromagnetycznych, interferencję czy odbicie, ale w ujęciu klasycznym, bez kwantowania energii fotonu. W takim opisie nie występuje zjawisko, w którym pojedynczy foton traci część energii na rzecz elektronu, a przez to jego długość fali rośnie. Efekt Comptona wymaga podejścia cząsteczkowego do światła, którego w klasycznej elektrodynamice Maxwella po prostu nie ma. Z kolei zjawisko Bragga dotyczy dyfrakcji promieniowania X na regularnej sieci krystalicznej. Jest ono wykorzystywane do badania struktury kryształów na podstawie warunku Bragga nλ = 2d sinθ. W tym procesie promieniowanie o danej długości fali ulega wzmocnieniu lub wygaszeniu w określonych kierunkach, ale nie zmienia swojej długości fali – to nadal są fotony o tej samej energii, tylko przestrzennie uporządkowane przez interferencję. W diagnostyce medycznej zjawisko Bragga kojarzy się raczej z fizyką promieniowania X w krystalografii, nie z obrazowaniem pacjenta. Dlatego łączenie wydłużenia długości fali po rozproszeniu z Boltzmannem, Maxwellem czy Braggiem to wynik uproszczenia: „znane nazwisko z fizyki = na pewno coś od promieniowania”. W standardach fizyki medycznej i ochrony radiologicznej wyraźnie rozróżnia się te pojęcia: efekt Comptona to jedyne z podanych zjawisko, które opisuje utratę energii fotonu X na elektronie i wynikowe zwiększenie długości fali, co bezpośrednio wpływa na jakość obrazu, dawkę rozproszoną i wymagania ochronne w pracowniach RTG i TK.