Cherenkov-ilmiö, miksi säteily säteilee sinistä valoa?

Säteily tai Cherenkov-ilmiö on utelias sinertävä valo se on todella sähkömagneettista tyyppiä olevaa säteilyä, joka syntyy, kun hiukkaset kulkevat väliaineessa nopeuksilla, jotka ovat suurempia kuin valon kyseisessä väliaineessa.

Valon nopeus riippuu väliaineesta ja saavuttaa maksimiarvonsa tyhjiössä. On totta, että uskotaan, että valon nopeuden arvoa ei voida ylittää erityisen suhteellisuusteorian mukaisesti, joka määrittää valon nopeudeksi tyhjiössä 300,000 XNUMX km/s, mutta väliaineessa joka on välttämättä huonompi.

Tšerenkovin efekti

Cherenkov-säteilyn tutkimuksen alkuperä

Vuonna 1934 Neuvostoliiton fyysikko Pável Aleksejevitš Tšerenkov (joskus kirjoitettu Čerenkov, Cherenkhov tai jopa Cerenkhov) oli tekemässä radioaktiivisuuteen liittyviä kokeita, kun hän havaitsi omituisen ilmiön: kun erittäin korkeaa alfa- tai beetasäteilyä sisältävää vettä sisältävää pulloa ravisteltiin, energiaa (varautuneita hiukkasia, kuten heliumytimiä tai elektronit liikkuvat erittäin nopeasti), pullo hehkui sinertävällä valolla.

Kun korkeaenergiset elektronit kulkevat veden läpi, jossa valon nopeus on "vain" 225,000 XNUMX km/s, optinen efekti luodaan, joka on vastineeksi yliäänipamaus efekti, jonka suihku tuottaa, kun se ylittää äänen nopeuden ilmassa, mutta sovelletaan luminesenssiin.

Efecto Cherenkov reaktorissa

Cherenkov-ilmiö ydinreaktorin vedessä.

Cherenkov-efekti näkyy a sininen hehku esimerkiksi ydinreaktoreista ja gammasädesäteilyttimistä peräisin olevissa vesialtaissa. Tässä tapauksessa vaikutuksen aiheuttavat reaktorista tai säteilyttimestä tulevat hiukkaset, jotka kulkevat suuremmilla nopeuksilla kuin valon nopeus vedessä. Tämä valo leviää väliaineen läpi kartiomaisena varautuneen hiukkasen reittiä pitkin.

Cherenkov-säteilyä esiintyy vain, jos väliaineen läpi kulkeva hiukkanen on sähköisesti varautunut, kuten protoni. Jotta Cherenkov-säteilyä esiintyisi, väliaineen on oltava dielektrinen.

Cherenkov sai Fysiikan Nobel-palkinto vuonna 1958 hänen tähän reaktioon liittyvien löytöjensä vuoksi sen on koostuttava atomeista tai molekyyleistä, joihin sähkökenttä voi vaikuttaa. Siksi esimerkiksi neutroneista koostuvan väliaineen läpi kulkeva protoni ei emittoisi Cherenkov-säteilyä.

Cherenkov-efektin apuohjelmat ja sovellukset

Näiden reaktioiden tutkiminen ei ole jäänyt yksinkertaiseksi tieteelliseksi uteliaisuudeksi, vaan se on synnyttänyt alkuperäisten tutkimusten erilaisia ​​käyttötapoja ja kehityskulkuja. Tšerenkovin kaukoputket ovat erittäin tarkkoja työkaluja, joiden tarkoituksena on havaita korkeaenergiset gammasäteet , nopeudella, joka on lähellä valonnopeutta, matkustaessaan tyhjiössä.

Ehkä tunnetuin on Teneriffalla sijaitseva MAGIC-teleskooppi (Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov), joka havaitsee erittäin korkeaenergiset gammasäteet niiden ilmakehässä tuottaman Cherenkov-säteilyn vuoksi, vaikka muitakin on olemassa, kuten VERITAS, CANGAROO-III. , MAGIC ja HESS määrittääkseen missä ja millä energialla kosmiset säteet syntyvät ja siten pystyä ymmärtämään
parempi kosmoksen fysiikka.

Cherenkov-ilmiö on erittäin hyödyllinen myös hiukkasilmaisimissa, joissa edellä mainittua säteilyä käytetään merkkiaineena. Erityisesti sisällä raskaan veden neutriinoilmaisimet, kuten kuten Super Kamiokande tai Super-K, yksi maailman tarkimmista observatorioista, joka sijaitsee kilometrin Gifun pinnan alapuolella Japanissa.

Koska säteilyn (valon) ja hiukkasen reitin välistä kulmaa mittaamalla voidaan määrittää hiukkasen nopeus, vaikutusta käytetään Tšerenkovin laskuri , laite erittäin nopeiden hiukkasten havaitsemiseen ja niiden nopeuden määrittämiseen tai erinopeuksisten hiukkasten erottamiseen.