Co to jest promieniowanie Czerenkowa
Podczas przechodzenia cząstki przez określony ośrodek materialny z prędkością przekraczającą prędkość światła dla danego ośrodka, można zaobserwować charakterystyczne promieniowanie, które otrzymało nazwę promieniowanie Czerenkowa (ale bardziej słusznie nazywać je efektem Czerenkowa - Wawiłow). Zjawisko to zostanie omówione w tym materiale.
Promieniowanie Czerenkowa i historia jego odkrycia
Tak więc podczas przechodzenia światła, na przykład przez szkło (lub dowolny materiał przepuszczający światło), światło przechodzi przez nie znacznie wolniej niż światło przechodzi w próżni.
Tutaj możesz narysować analogię do podróży lotniczych. Tak więc każdy pasażer nadal spędza czas na lądowaniach pośrednich w porównaniu z lotem bezpośrednim.
Mniej więcej to samo dzieje się z promieniami świetlnymi, są one spowolnione, oddziałują z atomami ośrodka i po prostu nie są w stanie poruszać się tak szybko, jak w próżni.
Tak więc, zgodnie z teorią względności, ani jedno ciało materialne, w tym szybkie elementarne o wysokiej energii cząstki, które nie są w stanie poruszać się z prędkością odpowiadającą prędkości propagacji strumienia świetlnego w bezpowietrznym przestrzeń.
Ale to ograniczenie nie ma nic wspólnego z szybkością poruszania się w przezroczystych środowiskach. Na przykład w szkle promienie świetlne rozchodzą się z prędkością od 60% do 70% prędkości propagacji strumienia świetlnego w przestrzeni pozbawionej powietrza.
I okazuje się, że nie ma przeszkód, aby wystarczająco szybka cząstka (powiedzmy, proton lub elektron) poruszała się szybciej niż prędkość strumienia światła w takim ośrodku.
Tak więc w już odległym 1934 roku P. Czerenkow pod kierownictwem S.I. Luminescencja cieczy Wawiłowa pod wpływem promieniowania gamma.
W trakcie eksperymentów naukowych odkryto słaby niebieskawy blask, który obecnie nazywa się promieniowaniem Czerenkowa (ale bardziej słusznie byłoby nazywać je efektem Czerenkowa-Wawiłowa).
Promieniowanie to zostało wywołane przez tak zwane szybkie elektrony, które zostały wybite z atomów materiału przez promieniowanie gamma. Jak się później okazało, takie elektrony poruszały się z prędkością większą niż prędkość światła w rozważanym ośrodku.
W rzeczywistości jest to rodzaj optycznej fali uderzeniowej, która jest wywoływana w atmosferze przez naddźwiękowy samolot, który przełamuje barierę dźwięku.
Aby zrozumieć ten proces, można przywołać zasadę Huygensa, zgodnie z którą dosłownie każdy punkt na ścieżce propagacji fali może być traktowany jako źródło fal wtórnych.
Tak więc, zgodnie z zasadą Huygensa, wyobraźmy sobie, że fale rozchodzą się na zewnątrz po koncentrycznych kręgach, a ich prędkość propagacji jest równa prędkości światła. Dodatkowo każda kolejna fala emanuje z kolejnego punktu znajdującego się na drodze cząstki.
A jeśli w tym przypadku cząstka o prędkości większej niż prędkość światła w ośrodku, to wyprzedza fale, a szczyty amplitudy tych fal są odpowiedzialne za powstanie czoła fali promieniowania Czerenkowa .
W tym przypadku promieniowanie rozchodzi się w kształcie stożka wokół toru cząstki, a kąt ten zależy bezpośrednio od początkowej prędkości cząstki i prędkości strumienia światła w rozważanym ośrodku.
Gdzie we współczesnym świecie stosuje się promieniowanie Czerenkowa?
Ten obserwowany efekt jest niezwykle przydatny w fizyce cząstek elementarnych, ponieważ poznawszy wielkość kąta, fizycy mogą dość łatwo określić prędkość cząstki, która spowodowała to promieniowanie.
Notatka. Za jego odkrycie w 1958 r. Czerenkow wraz z I. Tamm, tak samo jak ja. Frank otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Tak więc w 1937 Tamm i Frank w końcu odkryli mechanizm powstawania poświaty, a następnie przyjęli założenie dotyczące jej obecności w ciałach stałych i gazach.
Tak więc połączenie z innymi metodami pomiarowymi umożliwia rejestrację cząstek elementarnych w pomieszczeniach laboratoryjnych.
Obecnie promieniowanie Czerenkowa jest aktywnie wykorzystywane w nowoczesnych detektorach laboratoryjnych.
Ponadto promieniowanie Czerenkowa można zaobserwować nawet gołym okiem w małych reaktorach, które często są montowane na dnie basenu, aby zagwarantować ochronę przed promieniowaniem. W tym przypadku rdzeń reaktora otoczony jest niebieską poświatą, którą jest promieniowanie Czerenkowa.
Jeśli podobał Ci się materiał, udostępnij go w swoich ulubionych sieciach społecznościowych i oceń. Dziękuję za uwagę!