Ang Cherenkov radiation ay isang electromagnetic reaction na nangyayari kapag ang mga naka-charge na particle ay dumaan sa isang transparent na medium sa bilis na mas mataas kaysa sa parehong phase index ng liwanag sa parehong medium. Ang katangiang asul na glow ng underwater nuclear reactor ay dahil sa pakikipag-ugnayang ito.
Kasaysayan
Ang radiation ay ipinangalan sa siyentipikong Sobyet na si Pavel Cherenkov, 1958 na nagwagi ng Nobel Prize. Siya ang unang nakatuklas nito sa eksperimento sa ilalim ng pangangasiwa ng isang kasamahan noong 1934. Samakatuwid, kilala rin ito bilang epekto ng Vavilov-Cherenkov.
Nakakita ang isang scientist ng malabong mala-bughaw na liwanag sa paligid ng isang radioactive na gamot sa tubig habang nag-eeksperimento. Ang kanyang disertasyon ng doktor ay tungkol sa luminescence ng mga solusyon ng uranium s alts, na nasasabik ng gamma rays sa halip na ang hindi gaanong masiglang nakikitang liwanag, gaya ng karaniwang ginagawa. Natuklasan niya ang anisotropy at napagpasyahan na ang epektong ito ay hindi isang fluorescent phenomenon.
teorya ni CherenkovAng radiation ay kalaunan ay binuo sa loob ng balangkas ng teorya ng relativity ni Einstein ng mga kasamahan ng siyentipiko na sina Igor Tamm at Ilya Frank. Nakatanggap din sila ng 1958 Nobel Prize. Inilalarawan ng formula ng Frank-Tamm ang dami ng enerhiya na ibinubuga ng mga radiated na particle sa bawat unit na haba na nilakbay sa bawat unit frequency. Ito ang refractive index ng materyal na dinaraanan ng charge.
Ang Cherenkov radiation bilang conical wavefront ay theoretically predicted ng English polymath na si Oliver Heaviside sa mga papel na inilathala sa pagitan ng 1888 at 1889, at ni Arnold Sommerfeld noong 1904. Ngunit pareho silang mabilis na nakalimutan pagkatapos ng limitasyon ng superparticle relativity hanggang 1970s. Napagmasdan ni Marie Curie ang maputlang asul na liwanag sa isang mataas na puro solusyon ng radium noong 1910, ngunit hindi pumunta sa mga detalye. Noong 1926, inilarawan ng mga French radiotherapist na pinamumunuan ni Lucien ang maliwanag na radiation ng radium, na may tuluy-tuloy na spectrum.
Pisikal na Pinagmulan
Bagama't isinasaalang-alang ng electrodynamics na ang bilis ng liwanag sa vacuum ay isang unibersal na pare-pareho (C), ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang medium ay maaaring mas mababa kaysa sa C. Ang bilis ay maaaring tumaas sa panahon ng mga reaksyong nuklear at sa mga particle accelerators. Malinaw na ngayon sa mga siyentipiko na ang Cherenkov radiation ay nangyayari kapag ang isang charged electron ay dumaan sa isang optically transparent medium.
Ang karaniwang pagkakatulad ay ang sonic boom ng isang napakabilis na sasakyang panghimpapawid. Ang mga alon na ito, na nabuo ng mga reaktibong katawan,magpalaganap sa bilis ng signal mismo. Ang mga particle ay nag-iiba nang mas mabagal kaysa sa isang gumagalaw na bagay, at hindi maaaring sumulong sa unahan nito. Sa halip, bumubuo sila ng isang epekto sa harap. Katulad nito, ang isang naka-charge na particle ay maaaring makabuo ng isang light shock wave kapag dumaan ito sa ilang medium.
Gayundin, ang bilis na lalampasan ay isang yugto ng bilis, hindi isang bilis ng pangkat. Ang dating ay maaaring mabago nang husto sa pamamagitan ng paggamit ng isang pana-panahong daluyan, kung saan ang isa ay maaaring makakuha ng Cherenkov radiation nang walang pinakamababang bilis ng butil. Ang phenomenon na ito ay kilala bilang ang Smith-Purcell effect. Sa isang mas kumplikadong periodic medium, tulad ng isang photonic crystal, maraming iba pang mga anomalyang reaksyon ang maaari ding makuha, tulad ng radiation sa kabilang direksyon.
Ano ang nangyayari sa reactor
Sa kanilang orihinal na mga papeles sa theoretical foundations, isinulat ni Tamm at Frank: "Ang radiation ng Cherenkov ay isang kakaibang reaksyon na tila hindi maipaliwanag ng anumang pangkalahatang mekanismo, tulad ng interaksyon ng isang mabilis na electron na may isang atom o radiative. scattering into nuclei Sa kabilang banda, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring ipaliwanag sa parehong qualitative at quantitatively, kung isasaalang-alang natin ang katotohanan na ang isang electron na gumagalaw sa isang medium ay naglalabas ng liwanag, kahit na ito ay gumagalaw nang pantay, sa kondisyon na ang bilis nito ay mas malaki kaysa sa liwanag."
Gayunpaman, may ilang maling kuru-kuro tungkol sa Cherenkov radiation. Halimbawa, itinuturing na ang daluyan ay nagiging polarized ng electric field ng particle. Kung ang huli ay gumagalaw nang mabagal, pagkatapos ay ang paggalaw ay bumalik samekanikal na balanse. Gayunpaman, kapag ang molekula ay gumagalaw nang sapat na mabilis, ang limitadong bilis ng pagtugon ng medium ay nangangahulugan na ang equilibrium ay nananatili sa kalagayan nito, at ang enerhiyang nakapaloob dito ay naglalabas sa anyo ng magkakaugnay na shock wave.
Ang ganitong mga konsepto ay walang analytical na katwiran, dahil ang electromagnetic radiation ay ibinubuga kapag ang mga naka-charge na particle ay gumagalaw sa isang homogenous na medium sa subluminal na bilis, na hindi itinuturing na Cherenkov radiation.
Reverse phenomenon
Ang Cherenkov effect ay maaaring makuha gamit ang mga substance na tinatawag na metamaterial na may negatibong index. Iyon ay, sa isang subwavelength microstructure, na nagbibigay sa kanila ng isang epektibong "average" na pag-aari na ibang-iba sa iba, sa kasong ito ay may negatibong permittivity. Nangangahulugan ito na kapag ang isang naka-charge na particle ay dumaan sa isang medium na mas mabilis kaysa sa bilis ng phase, maglalabas ito ng radiation mula sa pagdaan nito mula sa harap.
Posible ring makakuha ng Cherenkov radiation na may inverse cone sa non-metamaterial periodic media. Dito, ang istraktura ay nasa parehong sukat ng wavelength, kaya hindi ito maituturing na isang epektibong homogenous na metamaterial.
Mga Tampok
Hindi tulad ng fluorescence o emission spectra, na may mga katangiang peak, ang Cherenkov radiation ay tuluy-tuloy. Sa paligid ng nakikitang glow, ang relatibong intensity sa bawat unit frequency ay tinatayangproporsyonal sa kanya. Ibig sabihin, mas matindi ang mas matataas na halaga.
Ito ang dahilan kung bakit maliwanag na asul ang nakikitang Cherenkov radiation. Sa katunayan, karamihan sa mga proseso ay nasa ultraviolet spectrum - tanging sa sapat na pinabilis na mga singil ay makikita ito. Ang sensitivity ng mata ng tao ay tumataas sa berde at napakababa sa violet na bahagi ng spectrum.
Nuclear reactors
Ang Cherenkov radiation ay ginagamit para makita ang high-energy charged particle. Sa mga yunit tulad ng mga nuclear reactor, ang mga beta electron ay inilabas bilang mga produkto ng fission decay. Nagpapatuloy ang ningning pagkatapos huminto ang chain reaction, lumalabo habang nabubulok ang mas maikling buhay na mga sangkap. Gayundin, ang radiation ng Cherenkov ay maaaring makilala ang natitirang radyaktibidad ng mga ginugol na elemento ng gasolina. Ginagamit ang hindi pangkaraniwang bagay na ito upang suriin ang pagkakaroon ng ginastos na nuclear fuel sa mga tangke.
