Çerenkov şüalanması yüklü hissəciklərin şəffaf mühitdən eyni mühitdə işığın eyni faza indeksindən daha böyük sürətlə keçməsi zamanı baş verən elektromaqnit reaksiyasıdır. Su altı nüvə reaktorunun xarakterik mavi parıltısı bu qarşılıqlı təsirdən qaynaqlanır.
Tarix
Radiasiya 1958-ci il Nobel mükafatı laureatı sovet alimi Pavel Çerenkovun adını daşıyır. Onu ilk dəfə 1934-cü ildə bir həmkarının nəzarəti altında eksperimental olaraq kəşf edən o idi. Buna görə də o, Vavilov-Çerenkov effekti kimi də tanınır.
Alim təcrübələr zamanı suda radioaktiv dərmanın ətrafında zəif mavi işıq gördü. Onun doktorluq dissertasiyası adətən edildiyi kimi daha az enerjili görünən işığın əvəzinə qamma şüaları ilə həyəcanlanan uran duzlarının məhlullarının lüminessensiyasına aid idi. O, anizotropiyanı kəşf etdi və bu təsirin flüoresan fenomen olmadığı qənaətinə gəldi.
Çerenkovun nəzəriyyəsişüalanma daha sonra Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsi çərçivəsində alimin həmkarları İqor Tamm və İlya Frank tərəfindən işlənib hazırlanmışdır. 1958-ci ildə Nobel mükafatını da aldılar. Frank-Tamm düsturu vahid tezlikdə qət edilən vahid uzunluğa düşən şüalanmış hissəciklərin buraxdığı enerjinin miqdarını təsvir edir. Bu yükün keçdiyi materialın sınma əmsalıdır.
Çerenkov radiasiyasının konusvari dalğa cəbhəsi kimi nəzəri olaraq 1888-1889-cu illər arasında nəşr olunan məqalələrində ingilis polimatı Oliver Heaviside və Arnold Sommerfeld tərəfindən 1904-cü ildə proqnozlaşdırılıb. Marie Curie 1910-cu ildə radiumun yüksək konsentrasiyalı məhlulunda solğun mavi işığı müşahidə etdi, lakin təfərrüatlara varmadı. 1926-cı ildə Lüsyenin rəhbərlik etdiyi fransız radioterapevtləri davamlı spektri olan radiumun parlaq şüalanmasını təsvir etdilər.
Fiziki Mənşə
Elektrodinamikanın vakuumda işığın sürətinin universal sabit (C) olduğunu hesab etməsinə baxmayaraq, mühitdə işığın yayılma sürəti C-dən çox az ola bilər. Nüvə reaksiyaları zamanı və hissəcik sürətləndiricilərində sürət arta bilər.. İndi alimlərə aydındır ki, Çerenkov şüalanması yüklü elektron optik şəffaf mühitdən keçdikdə baş verir.
Adi bənzətmə super sürətli təyyarənin səs bumudur. Reaktiv cisimlər tərəfindən yaranan bu dalğalarsiqnalın öz sürəti ilə yayılır. Hissəciklər hərəkət edən cisimdən daha yavaş ayrılır və ondan irəli gedə bilməz. Bunun əvəzinə onlar təsir cəbhəsi təşkil edirlər. Eynilə, yüklü hissəcik bəzi mühitdən keçərkən yüngül şok dalğası yarada bilər.
Həmçinin, aşılacaq sürət qrup sürəti deyil, faza sürətidir. Birincisi dövri mühitdən istifadə etməklə kəskin şəkildə dəyişdirilə bilər, bu halda hətta minimum hissəcik sürəti olmadan Cherenkov radiasiyasını əldə etmək olar. Bu fenomen Smith-Purcell effekti kimi tanınır. Fotonik kristal kimi daha mürəkkəb dövri mühitdə əks istiqamətdə şüalanma kimi bir çox başqa anormal reaksiyalar da əldə edilə bilər.
Reaktorda nə baş verir
Nəzəri əsaslara dair orijinal məqalələrində Tamm və Frank yazırdılar: "Çerenkov şüalanması, sürətli elektronun tək atom və ya radiasiya ilə qarşılıqlı təsiri kimi heç bir ümumi mexanizmlə açıqlana bilməyən özünəməxsus reaksiyadır. nüvələrə səpilmə Digər tərəfdən, mühitdə hərəkət edən elektronun sürətindən çox olması şərti ilə, hətta bərabər şəkildə hərəkət etsə də, işıq saçmasını nəzərə alsaq, bu hadisə həm keyfiyyətcə, həm də kəmiyyətcə izah edilə bilər. işıq."
Lakin Cherenkov radiasiyası haqqında bəzi yanlış fikirlər var. Məsələn, hesab olunur ki, mühit hissəciyin elektrik sahəsi ilə qütbləşir. Sonuncu yavaş-yavaş hərəkət edərsə, hərəkət geri dönərmexaniki tarazlıq. Bununla belə, molekul kifayət qədər sürətlə hərəkət etdikdə, mühitin məhdud reaksiya sürəti tarazlığın onun ardınca qalması deməkdir və onun tərkibində olan enerji koherent şok dalğası şəklində yayılır.
Bu cür anlayışların heç bir analitik əsaslandırması yoxdur, çünki yüklü hissəciklər bircins mühitdə subluminal sürətlə hərəkət edərkən elektromaqnit şüalanması buraxılır və bu, Çerenkov şüalanması hesab edilmir.
Tərs fenomen
Çerenkov effekti mənfi indeksli metamateriallar adlanan maddələrdən istifadə etməklə əldə edilə bilər. Yəni, onlara digərlərindən çox fərqli təsirli "orta" xassə verən, bu halda mənfi keçiriciliyə malik olan bir subwavelength mikro strukturu ilə. Bu o deməkdir ki, yüklənmiş hissəcik faza sürətindən daha sürətli bir mühitdən keçdikdə, onun içindən keçdiyi yerdən ön tərəfdən radiasiya yayacaq.
Qeyri-metamaterial dövri mühitlərdə tərs konuslu Çerenkov şüalanması da əldə etmək mümkündür. Burada struktur dalğa uzunluğu ilə eyni miqyasdadır, ona görə də onu effektiv şəkildə homojen metamaterial hesab etmək olmaz.
Xüsusiyyətlər
Xarakterik zirvələrə malik olan flüoresan və ya emissiya spektrlərindən fərqli olaraq, Çerenkov şüalanması davamlıdır. Görünən parıltı ətrafında vahid tezlik üçün nisbi intensivlik təxminəndirona mütənasibdir. Yəni daha yüksək dəyərlər daha sıxdır.
Buna görə də görünən Çerenkov radiasiyası parlaq mavi olur. Əslində, proseslərin əksəriyyəti ultrabənövşəyi spektrdədir - yalnız kifayət qədər sürətlənmiş yüklərlə görünən olur. İnsan gözünün həssaslığı yaşıl rəngdə zirvəyə çatır və spektrin bənövşəyi hissəsində çox aşağıdır.
Nüvə reaktorları
Çerenkov şüalanması yüksək enerjili yüklü hissəcikləri aşkar etmək üçün istifadə olunur. Nüvə reaktorları kimi bölmələrdə beta elektronlar parçalanma parçalanma məhsulları kimi buraxılır. Parıltı zəncirvari reaksiya dayandıqdan sonra davam edir, daha qısa ömürlü maddələr çürüdükcə qaralır. Həmçinin, Cherenkov radiasiyası işlənmiş yanacaq elementlərinin qalan radioaktivliyini xarakterizə edə bilər. Bu fenomen çənlərdə işlənmiş nüvə yanacağının olub olmadığını yoxlamaq üçün istifadə olunur.
