Черенков сәулеленуі – зарядталған бөлшектер мөлдір орта арқылы бір ортадағы жарықтың бірдей фазалық көрсеткішінен жоғары жылдамдықпен өткенде пайда болатын электромагниттік реакция. Су астындағы ядролық реактордың көгілдір жарқырауы осы әрекеттестікке байланысты.
Тарих
Сәулелену 1958 жылғы Нобель сыйлығының лауреаты кеңес ғалымы Павел Черенковтың есімімен аталған. Оны алғаш рет 1934 жылы әріптесінің бақылауымен тәжірибе жүзінде ашқан ол. Сондықтан оны Вавилов-Черенков эффектісі деп те атайды.
Ғалым эксперименттер кезінде судағы радиоактивті препараттың айналасында әлсіз көкшіл түсті жарық көрді. Оның докторлық диссертациясы уран тұздары ерітінділерінің люминесценциясына арналды, олар әдеттегідей энергиясы аз көрінетін жарықтың орнына гамма-сәулелерімен қоздырылды. Ол анизотропияны ашты және бұл әсер флуоресценттік құбылыс емес деген қорытындыға келді.
Черенков теориясысәулеленуді кейінірек Эйнштейннің салыстырмалылық теориясының аясында ғалымның әріптестері Игорь Тамм мен Илья Франк әзірледі. Олар 1958 жылғы Нобель сыйлығын да алды. Франк-Тамм формуласы жиілік бірлігінде жүрген ұзындық бірлігіне сәулеленген бөлшектердің шығаратын энергия мөлшерін сипаттайды. Бұл заряд өтетін материалдың сыну көрсеткіші.
Черенков сәулеленуін конустық толқындық фронт ретінде теориялық тұрғыда ағылшын полиматы Оливер Хевсайд 1888-1889 жылдары және Арнольд Зоммерфельд 1904 жылы жарияланған мақалаларында болжаған. Бірақ екеуі де супербөлшектердің салыстырмалылығының шектелуінен кейін 1970-ге дейін тез ұмытылды. Мари Кюри 1910 жылы радийдің жоғары концентрацияланған ерітіндісіндегі бозғылт көк түсті жарықты байқады, бірақ егжей-тегжейге тоқталмады. 1926 жылы Люсьен бастаған француз радиотерапевттері үздіксіз спектрі бар радийдің жарық сәулеленуін сипаттады.
Физикалық шығу тегі
Электродинамика жарықтың вакуумдегі жылдамдығын әмбебап константа (C) деп есептесе де, ортадағы жарықтың таралу жылдамдығы С-ден әлдеқайда аз болуы мүмкін. Ядролық реакциялар кезінде және бөлшектердің үдеткіштерінде жылдамдық артуы мүмкін.. Қазір ғалымдарға Черенков сәулеленуі зарядталған электрон оптикалық мөлдір орта арқылы өткенде пайда болатыны анық.
Әдеттегі ұқсастық - бұл өте жылдам ұшақтың дыбыстық бумы. Реактивті денелер тудыратын бұл толқындар,сигналдың жылдамдығымен таралады. Бөлшектер қозғалатын объектіге қарағанда баяу бөлінеді және одан алға жылжи алмайды. Оның орнына олар соққылық фронтты құрайды. Сол сияқты зарядталған бөлшек кейбір ортадан өткенде жеңіл соққы толқынын тудыруы мүмкін.
Сонымен қатар, асатын жылдамдық топтық жылдамдық емес, фазалық жылдамдық болып табылады. Біріншісін периодтық ортаны қолдану арқылы түбегейлі өзгертуге болады, бұл жағдайда тіпті бөлшектердің минималды жылдамдығынсыз Черенков сәулеленуін алуға болады. Бұл құбылыс Смит-Пурселл эффектісі ретінде белгілі. Күрделі периодты ортада, мысалы, фотонды кристалда, қарама-қарсы бағыттағы сәулелену сияқты басқа да көптеген аномальды реакцияларды алуға болады.
Реакторда не болады
Теориялық негіздер туралы түпнұсқалық мақалаларында Тамм мен Фрэнк былай деп жазды: «Черенков сәулеленуі - бұл жылдам электронның бір атоммен әрекеттесуі немесе сәулелену сияқты кез келген жалпы механизммен түсіндірілмейтін ерекше реакция. ядроларға шашырау Екінші жағынан, егер ортада қозғалатын электронның жылдамдығынан үлкен болған жағдайда, біркелкі қозғалса да, жарық шығаратынын ескерсек, бұл құбылысты сапалық жағынан да, сандық жағынан да түсіндіруге болады. жарық."
Алайда Черенков радиациясы туралы қате түсініктер бар. Мысалы, орта бөлшектің электр өрісінің әсерінен поляризацияланады деп есептеледі. Соңғысы баяу қозғалса, қозғалыс кері қарай ұмтыладымеханикалық тепе-теңдік. Дегенмен, молекула жеткілікті жылдам қозғалғанда, ортаның шектеулі жауап беру жылдамдығы оның ізінде тепе-теңдік сақталатынын және ондағы энергия когерентті соққы толқыны түрінде сәулеленетінін білдіреді.
Мұндай ұғымдардың аналитикалық негіздемесі жоқ, өйткені зарядталған бөлшектер біртекті ортада сублюминальды жылдамдықпен қозғалғанда электромагниттік сәуле шығады, бұл Черенков сәулесі ретінде қарастырылмайды.
Кері құбылыс
Черенков эффектісін теріс индексі бар метаматериалдар деп аталатын заттардың көмегімен алуға болады. Яғни, бұл жағдайда теріс өткізгіштікке ие басқалардан өте ерекшеленетін тиімді «орташа» қасиет беретін кіші толқын ұзындығы микроқұрылымымен. Бұл зарядталған бөлшек фазалық жылдамдықтан жылдамырақ ортадан өткенде, оның алдыңғы жағынан өтуінен сәуле шығаратынын білдіреді.
Метаматериалды емес периодты ортада кері конусы бар Черенков сәулеленуін де алуға болады. Мұнда құрылым толқын ұзындығымен бірдей масштабта, сондықтан оны тиімді біртекті метаматериал деп санауға болмайды.
Мүмкіндіктер
Сипаттық шыңдары бар флуоресценция немесе сәуле шығару спектрлерінен айырмашылығы, Черенков сәулеленуі үздіксіз. Көрінетін жарқыраудың айналасында жиілік бірлігіне салыстырмалы қарқындылық шамаменоған пропорционал. Яғни, жоғары мәндер қарқындырақ болады.
Сондықтан көрінетін Черенков радиациясы ашық көк. Шындығында, процестердің көпшілігі ультракүлгін спектрде - жеткілікті жеделдетілген зарядтармен ғана көрінеді. Адам көзінің сезімталдығы жасыл түсте шыңға жетеді және спектрдің күлгін бөлігінде өте төмен.
Ядролық реакторлар
Черенков сәулеленуі жоғары энергиялы зарядталған бөлшектерді анықтау үшін қолданылады. Ядролық реакторлар сияқты қондырғыларда бета электрондары бөліну ыдырау өнімдері ретінде шығарылады. Жарқырау тізбекті реакция тоқтағаннан кейін жалғасады, өмір сүру ұзақтығы қысқарған заттар ыдырайтындықтан күңгірттенеді. Сондай-ақ, Черенков радиациясы пайдаланылған отын элементтерінің қалған радиоактивтілігін сипаттай алады. Бұл құбылыс цистерналарда пайдаланылған ядролық отынның бар-жоғын тексеру үшін қолданылады.
