Co je to Čerenkovovo záření
Během průchodu částice určitým hmotným médiem rychlostí, která pro dané médium překračuje rychlost světla, lze pozorovat charakteristické záření, které dostalo název Čerenkovovo záření (správnější je však nazývat Čerenkovovým efektem - Vavilov). Tento jev bude diskutován v tomto materiálu.
Čerenkovské záření a historie jeho objevu
Během průchodu světla, například skrz sklo (nebo jakýkoli materiál, který světlo propouští), jím tedy světlo prochází mnohem pomaleji, než světlo prochází ve vakuu.
Zde můžete nakreslit analogii s leteckou dopravou. Ve srovnání s přímým letem tedy každý cestující stále tráví čas na mezipřistání.
Zhruba totéž se děje se světelnými paprsky, jsou zpomaleny, interagují s atomy média a jednoduše se nemohou pohybovat tak rychle jako ve vakuu.
Podle teorie relativity tedy ani jedno hmotné těleso, včetně rychlých elementárních energií s vysokou energií částice, které se nemohou pohybovat rychlostí odpovídající rychlosti šíření světelného toku v airless prostor.
Toto omezení ale nemá nic společného s rychlostí pohybu v průhledných prostředích. Například například ve skle se světelné paprsky šíří rychlostí 60% až 70% rychlosti šíření světelného toku v bezvzduchovém prostoru.
A ukazuje se, že neexistují žádné překážky, aby se dostatečně rychlá částice (řekněme pro proton nebo elektron) pohybovala rychleji, než je rychlost světelného toku v takovém médiu.
Takže v již vzdáleném 1934 P. Čerenkov pod vedením S.I. Vavilovská luminiscence kapalin pod vlivem záření gama.
V průběhu vědeckých experimentů byla objevena slabá namodralá záře, které se v současné době říká Čerenkovovo záření (správnější by však bylo nazvat Cherenkov-Vavilovův efekt).
Toto záření bylo vyvoláno takzvanými rychlými elektrony, které byly vyraženy z atomů materiálu gama zářením. Jak se později ukázalo, takové elektrony se v uvažovaném médiu pohybovaly rychlostí větší než je rychlost světla.
Ve skutečnosti se jedná o jakýsi optický typ rázové vlny, kterou v atmosféře vyvolává nadzvukový letoun, který prolamuje zvukovou bariéru.
Pro pochopení procesu si můžete připomenout Huygensův princip, podle kterého lze doslova každý bod na cestě šíření vln brát jako zdroj sekundárních vln.
Představme si tedy podle Huygensova principu, že vlny se v soustředných kruzích rozcházejí směrem ven, zatímco jejich rychlost šíření se rovná rychlosti světla. Každá následující vlna navíc vychází z dalšího bodu umístěného na dráze pohybu částice.
A pokud v tomto případě částice s rychlostí větší než je rychlost světla v médiu, pak je před vlnami a vrcholy amplitudy těchto vln jsou zodpovědné za vytvoření vlnoplochy Cherenkovova záření .
V tomto případě se záření šíří v kuželu kolem dráhy částice a tento úhel přímo závisí na počáteční rychlosti částice a na rychlosti světelného toku v uvažovaném médiu.
Kde se v moderním světě používá záření Cherenkov
Tento pozorovaný efekt je mimořádně užitečný pro fyziku elementárních částic, protože když se naučili velikost úhlu, mohou fyzikové poměrně snadno určit rychlost částice, která toto záření způsobila.
Poznámka. Za svůj objev v roce 1958 Cherenkov spolu s I. Tamm, stejně jako já. Frank obdržel Nobelovu cenu za fyziku. V roce 1937 tedy Tamm a Frank konečně přišli na mechanismus vzniku záře a poté také učinili předpoklad o jeho přítomnosti v pevných látkách a plynech.
Kombinace s jinými metodami měření tedy umožňuje registrovat elementární částice v laboratorních zařízeních.
V současné době se Čerenkovovo záření aktivně používá v moderních laboratorních detektorech.
Čerenkovské záření lze navíc pozorovat i pouhým okem v malých reaktorech, které jsou často montovány na dno bazénu, aby byla zaručena radiační ochrana. V tomto případě je jádro reaktoru obklopeno modrou září, což je Čerenkovovo záření.
Pokud se vám materiál líbil, sdílejte jej na svých oblíbených sociálních sítích a ohodnoťte. Děkuji za pozornost!