Черенков нурлануусу – заряддалган бөлүкчөлөр тунук чөйрө аркылуу бир эле чөйрөдөгү жарыктын бирдей фазалык көрсөткүчүнөн чоң ылдамдыкта өткөндө пайда болуучу электромагниттик реакция. Суу астындагы өзөктүк реактордун мүнөздүү көк түсү дал ушул өз ара аракеттенүү менен шартталган.
Тарых
Радиация советтик окумуштуу, 1958-жылдагы Нобель сыйлыгынын лауреаты Павел Черенковдун ысымы менен аталган. Ал биринчи жолу 1934-жылы кесиптешинин көзөмөлү астында эксперименталдык түрдө ачкан. Ошондуктан, ал Вавилов-Черенков эффектиси катары да белгилүү.
Окумуштуу эксперимент учурунда суудагы радиоактивдүү препараттын айланасында алсыз көк түстөгү жарыкты көргөн. Анын доктордук диссертациясы уран туздарынын эритмелеринин люминесценциясына арналды, алар адаттагыдай азыраак энергиялуу көрүнгөн жарыктын ордуна гамма нурлары менен козголот. Ал анизотропияны ачып, бул эффект флуоресценттик кубулуш эмес деген жыйынтыкка келген.
Черенковдун теориясынурлануу кийин Эйнштейндин салыштырмалуулук теориясынын алкагында илимпоздун кесиптештери Игорь Тамм жана Илья Франк тарабынан иштелип чыккан. Алар 1958-жылы Нобель сыйлыгын да алышкан. Франк-Тамм формуласы жыштык бирдигинде басып өткөн бирдик узундукка нурлануучу бөлүкчөлөр тарабынан бөлүнүп чыккан энергиянын көлөмүн сүрөттөйт. Бул заряд өтүүчү материалдын сынуу көрсөткүчү.
Черенков радиациясынын конус толкун фронту катары теориялык жактан 1888-1889-жылдары жарык көргөн макалаларында англиялык полимат Оливер Хевсайд жана 1904-жылы Арнольд Соммерфельд тарабынан болжолдонгон. Бирок экөө тең супербөлүкчөлөрдүн салыштырмалуулугу чектелүү болгондон кийин 1970-жылдарга чейин тез эле унутулуп калган. Мари Кюри 1910-жылы радийдин жогорку концентрациялуу эритмесинде ачык көк жарыкты байкаган, бирок майда-чүйдөсүнө чейин айткан эмес. 1926-жылы Люсьен жетектеген француз радиотерапевттери үзгүлтүксүз спектрге ээ болгон радийдин жаркыраган нурлануусун сүрөттөшкөн.
Физикалык келип чыгышы
Электродинамика жарыктын вакуумдагы ылдамдыгын универсалдуу константа (C) деп эсептесе да, чөйрөдө жарыктын таралуу ылдамдыгы Стен алда канча аз болушу мүмкүн. Ядролук реакциялар учурунда жана бөлүкчөлөрдүн ылдамдаткычтарында ылдамдык жогорулашы мүмкүн.. Черенков нурлануусу заряддалган электрон оптикалык тунук чөйрө аркылуу өткөндө пайда болоору азыр окумуштууларга айкын болду.
Адаттагыдай окшоштук - бул супер ылдам учактын үн буму. Реактивдүү денелер тарабынан пайда болгон бул толкундар,сигналдын өзүнүн ылдамдыгы менен тарайт. Бөлүкчөлөр кыймылдаган объектке караганда жайыраак бөлүнөт жана анын алдынан илгерилей албайт. Тескерисинче, алар таасирдүү фронтту түзөт. Ошо сыяктуу эле, заряддалган бөлүкчө кандайдыр бир чөйрөдөн өткөндө жарык сокку толкунун жаратышы мүмкүн.
Ошондой эле ашып кете турган ылдамдык топтук ылдамдык эмес, фазалык ылдамдык болуп саналат. Биринчисин мезгилдик чөйрөнү колдонуу менен кескин өзгөртүүгө болот, бул учурда бөлүкчөлөрдүн минималдуу ылдамдыгы жок эле Черенков нурлануусун алууга болот. Бул көрүнүш Смит-Пурселл эффектиси деп аталат. Татаалыраак мезгилдик чөйрөдө, мисалы, фотоникалык кристаллда, карама-каршы багыттагы нурлануу сыяктуу көптөгөн башка аномалдуу реакцияларды да алууга болот.
Реактордо эмне болот
Теориялык негиздер боюнча оригиналдуу эмгектеринде Тамм жана Фрэнк мындай деп жазышкан: «Черенков нурлануусу – бул өзгөчө реакция, аны эч кандай жалпы механизм менен түшүндүрүүгө болбойт, мисалы, тез электрондун бир атом менен өз ара аракеттенүүсү же нурлануу. ядролорго чачыратуу Экинчи жагынан, бул кубулушту сапаттык жактан да, сандык жактан да түшүндүрүүгө болот, эгерде чөйрөдө кыймылдаган электрон, анын ылдамдыгынан чоңураак болгон шартта, бир калыпта кыймылдаса да жарык чыгарарын эске алсак. жарык."
Бирок Черенков радиациясы жөнүндө туура эмес түшүнүктөр бар. Мисалы, чөйрө бөлүкчөнүн электр талаасы менен поляризацияланат деп эсептелет. Эгерде акыркысы жай кыймылдаса, анда кыймыл кайра тенденцияга айланатмеханикалык баланс. Бирок, молекула жетиштүү ылдамдыкта кыймылдаганда, чөйрөнүн чектелген жооп ылдамдыгы анын артынан тең салмактуулуктун сакталып, андагы энергия когеренттүү сокку толкуну түрүндө нурланышын билдирет.
Мындай түшүнүктөрдүн аналитикалык негиздемеси жок, анткени заряддалган бөлүкчөлөр бир тектүү чөйрөдө сублюминалдык ылдамдыкта кыймылдаганда электромагниттик нурлануу чыгарылат, бул Черенков нурлануусу катары каралбайт.
Тескери көрүнүш
Черенков эффектин терс индекси бар метаматериалдар деп аталган заттарды колдонуу менен алууга болот. Башкача айтканда, бул учурда терс өткөрүмдүүлүккө ээ, башкалардан абдан айырмаланган эффективдүү "орточо" касиетти берген subwavelength микроструктурасы менен. Бул заряддалган бөлүкчө фазалык ылдамдыктан тезирээк чөйрө аркылуу өткөндө, ал аркылуу өткөндөн алдыңкы тараптан радиация чыгарарын билдирет.
Метаматериалдык эмес мезгилдик чөйрөдө тескери конус менен Черенков нурлануусун алууга да болот. Бул жерде структура толкун узундугу менен бирдей масштабда, ошондуктан аны эффективдүү бир тектүү метаматериал деп кароого болбойт.
Функциялар
Мүнөздүү чокулары бар флуоресценция же эмиссиялык спектрлерден айырмаланып, Черенков нурлануусу үзгүлтүксүз. Көрүнүп турган жаркыроонун тегерегинде, бирдик жыштыгы боюнча салыштырмалуу интенсивдүүлүк болжол мененага пропорционалдуу. Башкача айтканда, жогорку маанилер күчтүүрөөк.
Ошондуктан көрүнүп турган Черенков радиациясы ачык көк. Чынында, процесстердин көбү ультра кызгылт көк спектрде болот - ал жетиштүү ылдамдатылган заряддар менен гана көрүнүп калат. Адамдын көзүнүн сезгичтиги жашыл түстө эң бийик болуп, спектрдин кызгылт көк түстө өтө төмөн.
Ядролук реакторлор
Черенков нурлануусу жогорку энергиялуу заряддуу бөлүкчөлөрдү аныктоо үчүн колдонулат. Ядролук реакторлор сыяктуу бирдиктерде бета электрондору бөлүнүү ажыроо продуктылары катары чыгарылат. Жарык чынжыр реакциясы токтогондон кийин дагы уланат жана кыска мөөнөттүү заттар чирип кеткендиктен күңүрт болот. Ошондой эле, Черенков радиациясы иштетилген отун элементтеринин калган радиоактивдүүлүгүн мүнөздөй алат. Бул кубулуш цистерналарда иштетилген ядролук отундун бар-жоктугун текшерүү үчүн колдонулат.
