Mikä on Cherenkov -säteily
Kun hiukkanen kulkee tietyn materiaalin läpi nopeudella, joka ylittää tietyn väliaineen valon nopeuden, voidaan havaita ominaista säteilyä, joka on saanut nimen Cherenkov -säteily (mutta on oikeampaa kutsua sitä Cherenkov -ilmiöksi - Vavilov). Tätä ilmiötä käsitellään tässä materiaalissa.
Cherenkovin säteily ja sen löytöhistoria
Joten valon kulkiessa esimerkiksi lasin (tai minkä tahansa valoa läpäisevän materiaalin) läpi valo kulkee sen läpi paljon hitaammin kuin valo tyhjiössä.
Täällä voit piirtää analogian lentomatkustamiseen. Joten jokainen matkustaja viettää edelleen aikaa välilaskuissa verrattuna suoraan lentoon.
Suunnilleen sama asia tapahtuu valonsäteiden kanssa, ne hidastuvat ja ovat vuorovaikutuksessa väliaineen atomien kanssa eivätkä yksinkertaisesti pysty liikkumaan yhtä nopeasti kuin tyhjiössä.
Suhteellisuusteorian mukaan ei siis ainuttakaan ainekappaletta, mukaan lukien nopea suuren energian alkuaine hiukkaset, jotka eivät pysty liikkumaan nopeudella, joka vastaa valovirran etenemisnopeutta ilmaton tilaa.
Tällä rajoituksella ei kuitenkaan ole mitään tekemistä nopeuden kanssa läpinäkyvässä ympäristössä. Esimerkiksi lasissa valonsäteet etenevät 60-70%: n nopeudella valovirran etenemisnopeudesta ilmaton tila.
Ja käy ilmi, että riittävän nopealle hiukkaselle (esimerkiksi protonille tai elektronille) ei ole esteitä liikkua nopeammin kuin valovirran nopeus tällaisessa väliaineessa.
Joten jo kaukaisessa 1934 P. Cherenkov S.I. johdolla Nesteiden Vavilov -luminesenssi gammasäteilyn vaikutuksesta.
Tieteellisten kokeiden aikana havaittiin heikko sinertävä hehku, jota tällä hetkellä kutsutaan Cherenkov-säteilyksi (mutta olisi oikeampaa kutsua sitä Cherenkov-Vavilov-ilmiöksi).
Tämän säteilyn laukaisivat ns. Nopeat elektronit, jotka gammasäteily pudotti materiaalin atomeista. Kuten myöhemmin kävi ilmi, tällaiset elektronit liikkuivat nopeudella, joka oli suurempi kuin valon nopeus tarkasteltavassa väliaineessa.
Itse asiassa tämä on eräänlainen optinen iskuaalto, jota ilmakehässä aiheuttaa yliääninen lentokone, joka voittaa ääniesteen.
Prosessin ymmärtämiseksi voit muistaa Huygensin periaatteen, jonka mukaan kirjaimellisesti jokainen aaltojen etenemispolun piste voidaan ottaa toissijaisten aaltojen lähteeksi.
Joten kuvitellaan Huygens -periaatteen mukaan, että aallot poikkeavat ulospäin samankeskisissä ympyröissä, kun taas niiden etenemisnopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus. Lisäksi jokainen seuraava aalto lähtee hiukkasen liikeradalla sijaitsevasta seuraavasta pisteestä.
Ja jos tässä tapauksessa hiukkanen, jonka nopeus on suurempi kuin väliaineen valon nopeus, se on aaltojen edellä, ja näiden aaltojen amplitudin huiput ovat vastuussa Cherenkov -säteilyn aaltorintaman muodostumisesta .
Tässä tapauksessa säteily etenee kartiossa hiukkasen liikeradan ympäri, ja tämä kulma riippuu suoraan hiukkasen alkunopeudesta ja tarkasteltavan väliaineen valovirran nopeudesta.
Missä Cherenkov -säteilyä käytetään nykymaailmassa
Tämä havaittu vaikutus on erittäin hyödyllinen alkeishiukkasten fysiikassa, koska fyysikot voivat oppia kulman suuruuden ja melko helposti määrittää tämän säteilyn aiheuttaneen hiukkasen nopeuden.
Huomautus. Löytöstään vuonna 1958 Cherenkov yhdessä I. Tamm, samoin kuin minä. Frank sai fysiikan Nobelin palkinnon. Joten vuonna 1937 Tamm ja Frank keksivät lopulta hehkun muodostumisen mekanismin ja tekivät sitten myös oletuksen sen läsnäolosta kiintoaineissa ja kaasuissa.
Joten yhdistelmä muiden mittausmenetelmien kanssa mahdollistaa alkeishiukkasten rekisteröinnin laboratoriolaitoksiin.
Tällä hetkellä Cherenkov -säteilyä käytetään aktiivisesti nykyaikaisissa laboratorioilmaisimissa.
Lisäksi Cherenkov -säteilyä voidaan havaita jopa paljain silmin pienissä reaktoreissa, jotka on usein asennettu altaan pohjaan säteilysuojelun takaamiseksi. Tässä tapauksessa reaktorin ydintä ympäröi sininen hehku, joka on Cherenkov -säteily.
Jos pidit materiaalista, jaa se suosikki sosiaalisissa verkostoissasi ja arvioi se. Kiitos huomiosta!