Излучение Черенкова

При прохождении частицы через материальную среду со скоростью, превышающей скорость распространения света в этой среде, наблюдается характерное излучение.

При прохождении света через прозрачный материал, например стекло, свет распространяется медленнее, чем в вакууме. Как при перелете через континент с промежуточными посадками пассажир неизбежно теряет во времени по сравнению с беспосадочным перелетом, так и световые лучи затормаживаются, взаимодействуя с атомами среды, и не могут двигаться так же быстро, как в вакууме. Теория относительности гласит: ни одно материальное тело, включая быстрые элементарные частицы высоких энергий, не может двигаться со скоростью, равной скорости света в вакууме. Но к скорости движения в прозрачных средах это ограничение не относится. В стекле или в воде, например, свет распространяется со скоростью, составляющей 60-70% от скорости света в вакууме, и ничто не мешает быстрой частице (например, протону или электрону) двигаться быстрее света в такой среде.

В 1934 году Павел Черенков проводил исследования люминесценции жидкостей под воздействием гамма-излучения и обнаружил слабое голубое свечение (которое теперь названо его именем), вызванное быстрыми электронами, выбитыми из атомов среды гамма-излучением. Чуть позже выяснилось, что эти электроны двигались со скоростью выше скорости света в среде. Это был как бы оптический эквивалент ударной волны, которую вызывает в атмосфере сверхзвуковой самолет, преодолевая звуковой барьер. Представить это явление нам поможет аналогия с волнами Гюйгенса (см. Принцип Гюйгенса), расходящимися вовне концентрическими кругами со скоростью света, причем каждая новая волна испускается из следующей точки на пути движения частицы. Если частица летит быстрее скорости распространения света в среде, она обгоняет волны. Пики амплитуды этих волн и образуют волновой фронт излучения Черенкова*.

Излучение расходится конусом вокруг траектории движения частицы. Угол при вершине конуса зависит от скорости частицы и от скорости света в среде. Это как раз и делает излучение Черенкова столь полезным с точки зрения физики элементарных частиц, поскольку, определив угол при вершине конуса, физики могут рассчитать по нему скорость частицы. В сочетании с результатами других замеров это позволяет обнаруживать элементарные частицы на своем оборудовании. В современных лабораториях детекторы Черенкова установлены в комплексе с другими измерительными приборами на огромных многоэтажных стеллажах. В качестве примера можно привести детектор «Супер-Камиоканде» в лаборатории г. Камиока в Японии, который вмещает 50 000 тонн воды и оснащен 11 000 светочувствительных элементов. Излучение Черенкова можно наблюдать и невооруженным взглядом на небольших исследовательских ядерных реакторах, которые часто устанавливают на дне бассейна для обеспечения радиационной защиты. Сердечник реактора в этом случае окружен эффектным голубым свечением — это и есть излучение Черенкова под воздействием быстрых частиц, излучаемых в результате ядерной реакции.

Поскольку анализ этого излучения сыграл важнейшую роль в зарождающейся экспериментальной ядерной физике, в 1958 году Черенков, совместно с Игорем Таммом (1895–1971) и Ильей Франком (1908–90), был удостоен Нобелевской премии по физике. Тамм и Франк в 1937 году окончательно установили механизм возникновения свечения под воздействием электронов, движущихся быстрее скорости света в среде (например, в воде), а вслед за тем предсказали вскоре обнаруженное излучение Черенкова в твердых телах и газах.


* Более точное название излучения Черенкова, принятое в российской научной традиции, — «излучение Черенкова—Вавилова» или «эффект Черенкова—Вавилова». Павел Черенков проводил свои исследования под руководством Сергея Ивановича Вавилова, который умер в 1951 г. и потому, согласно правилам присуждения Нобелевских премий, не был включен в число лауреатов. — Прим. переводчика.

Павел Алексеевич ЧЕРЕНКОВ1904–90

Советский физик. Родился в селе Новая Чигла Воронежской губернии в крестьянской семье. В 1928 году окончил Воронежский университет, два года работал учителем. С 1930 года и до конца своих дней работал в Физическом институте им. Лебедева Академии наук СССР (ФИАН). После работы, приведшей к открытию излучения Черенкова, занимался изучением космических лучей и разработкой ускорителей тяжелых частиц.


4
Показать комментарии (4)
Свернуть комментарии (4)

  • mashats  | 26.07.2008 | 07:47 Ответить
    Спасибо за материалы, очень помогли в написании диссертации!
    http://r-36.ru
    Ответить
    • fatyalink > mashats | 14.08.2013 | 20:58 Ответить
      вообще обалдеть, стекло диэлектрик, а электрон это электрический ток... он в диэлектрике вообще не идет. но тут летает, и это что за эффект такой, это означает что диэлектрик и сверх проводимостью обладает?

      это как понимать?
      Ответить
    • fatyalink > mashats | 14.08.2013 | 21:06 Ответить
      и вообще сверхзвуковой самолет перед собой никакой волны не гонит, нет таких волн, которые в среде быстрее самого самолета распространялось. и опытов нет. самолет только один раз дает звуковой удар, при переходе через сверхзвук. если кто приведет пример---летит самолет на сверхзвуковой скорости и везде где летит---взрыв слышат, а не гул от двигателя, ан свидетелей не найдете.
      Ответить
    • fatyalink > mashats | 14.08.2013 | 21:14 Ответить
      и вообще сверхзвуковой самолет перед собой никакой волны не гонит, нет таких волн, которые в среде быстрее самого самолета распространялось. и опытов нет. самолет только один раз дает звуковой удар, при переходе через сверхзвук. если кто приведет пример---летит самолет на сверхзвуковой скорости и везде где летит---взрыв слышат, а не гул от двигателя, ан свидетелей не найдете.
      Ответить
Написать комментарий

1621
1887
1905, 1916
1934
Излучение Черенкова
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»