Չերենկովյան ճառագայթումը էլեկտրամագնիսական ռեակցիա է, որը տեղի է ունենում, երբ լիցքավորված մասնիկներն անցնում են թափանցիկ միջավայրով նույն միջավայրում լույսի նույն փուլային ինդեքսից ավելի արագությամբ: Ստորջրյա միջուկային ռեակտորի բնորոշ կապույտ փայլը պայմանավորված է այս փոխազդեցությամբ:
Պատմություն
Ճառագայթումն անվանվել է 1958 թվականի Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր, խորհրդային գիտնական Պավել Չերենկովի պատվին։ Հենց նա առաջին անգամ հայտնաբերեց այն փորձնականորեն գործընկերոջ հսկողության ներքո 1934 թվականին։ Հետևաբար, այն նաև հայտնի է որպես Վավիլով-Չերենկովի էֆեկտ:
Գիտնականը փորձերի ժամանակ տեսել է թույլ կապտավուն լույս ջրի մեջ գտնվող ռադիոակտիվ դեղամիջոցի շուրջ: Նրա դոկտորական ատենախոսությունը վերաբերում էր ուրանի աղերի լուծույթների լուսարձակմանը, որոնք գրգռվում էին գամմա ճառագայթներով՝ ոչ թե քիչ էներգետիկ տեսանելի լույսի փոխարեն, ինչպես սովորաբար արվում է: Նա հայտնաբերեց անիզոտրոպիան և եզրակացրեց, որ այս էֆեկտը լյումինեսցենտային երևույթ չէ:
Չերենկովի տեսությունըՀետագայում ճառագայթումը մշակվել է Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության շրջանակներում՝ գիտնականի գործընկերներ Իգոր Թամմի և Իլյա Ֆրանկի կողմից։ Նրանք նաև ստացել են 1958 թվականի Նոբելյան մրցանակ։ Frank-Tamm բանաձևը նկարագրում է ճառագայթված մասնիկների կողմից արտանետվող էներգիայի քանակությունը մեկ միավորի երկարության վրա, որն անցնում է մեկ միավորի հաճախականության համար: Այն նյութի բեկման ինդեքսն է, որով անցնում է լիցքը։
Չերենկովյան ճառագայթումը որպես կոնաձև ալիքի ճակատ տեսականորեն կանխատեսվել է անգլիացի պոլիմաթ Օլիվեր Հևիսայդի կողմից 1888-ից 1889 թվականներին հրատարակված աշխատություններում և Առնոլդ Զոմերֆելդի կողմից 1904 թվականին: Մարի Կյուրին 1910 թվականին դիտել է գունատ կապույտ լույս ռադիումի բարձր խտացված լուծույթում, բայց մանրամասների մեջ չի խորացել։ 1926 թվականին ֆրանսիացի ռադիոթերապևտները Լյուսիենի գլխավորությամբ նկարագրեցին ռադիումի լուսավոր ճառագայթումը, որն ունի շարունակական սպեկտր:
Ֆիզիկական ծագում
Չնայած էլեկտրադինամիկան համարում է, որ լույսի արագությունը վակուումում համընդհանուր հաստատուն է (C), միջավայրում լույսի տարածման արագությունը կարող է շատ ավելի քիչ լինել, քան C: Արագությունը կարող է աճել միջուկային ռեակցիաների և մասնիկների արագացուցիչների ժամանակ։. Գիտնականներին այժմ պարզ է, որ Չերենկովյան ճառագայթումն առաջանում է, երբ լիցքավորված էլեկտրոնն անցնում է օպտիկական թափանցիկ միջավայրով։
Սովորական անալոգիան գերարագ ինքնաթիռի ձայնային բումն է: Այս ալիքները, որոնք առաջանում են ռեակտիվ մարմինների կողմից,տարածվում է ինքնին ազդանշանի արագությամբ: Մասնիկներն ավելի դանդաղ են շեղվում, քան շարժվող առարկան, և չեն կարող առաջ շարժվել: Փոխարենը, նրանք ձեւավորում են հարվածային ճակատ: Նմանապես, լիցքավորված մասնիկը կարող է առաջացնել թեթև հարվածային ալիք, երբ այն անցնում է որևէ միջավայրով:
Նաև, գերազանցման ենթակա արագությունը փուլային արագություն է, այլ ոչ թե խմբային: Առաջինը կարելի է կտրուկ փոխել՝ օգտագործելով պարբերական միջավայր, որի դեպքում կարելի է ստանալ նույնիսկ Չերենկովյան ճառագայթում՝ առանց մասնիկների նվազագույն արագության։ Այս երեւույթը հայտնի է որպես Սմիթ-Պերսելի էֆեկտ։ Ավելի բարդ պարբերական միջավայրում, ինչպիսին է ֆոտոնային բյուրեղը, կարող են ստացվել նաև բազմաթիվ այլ անոմալ ռեակցիաներ, ինչպիսիք են ճառագայթումը հակառակ ուղղությամբ:
Ինչ է տեղի ունենում ռեակտորում
Տեսական հիմունքների վերաբերյալ իրենց բնօրինակ աշխատություններում Թամմը և Ֆրանկը գրել են. «Չերենկովյան ճառագայթումը յուրահատուկ ռեակցիա է, որը, ըստ երևույթին, չի կարող բացատրվել որևէ ընդհանուր մեխանիզմով, ինչպիսին է արագ էլեկտրոնի փոխազդեցությունը մեկ ատոմի կամ ճառագայթման հետ։ ցրում միջուկների մեջ Մյուս կողմից, այս երևույթը կարելի է բացատրել և՛ որակապես, և՛ քանակապես, եթե հաշվի առնենք այն փաստը, որ միջավայրում շարժվող էլեկտրոնը լույս է արձակում, նույնիսկ եթե այն շարժվում է միատեսակ, պայմանով, որ նրա արագությունը ավելի մեծ է, քան արագությունը: լույս: «
Սակայն Չերենկովյան ճառագայթման վերաբերյալ որոշ սխալ պատկերացումներ կան։ Օրինակ, համարվում է, որ միջավայրը բևեռացվում է մասնիկի էլեկտրական դաշտի պատճառով։ Եթե վերջինս դանդաղ է շարժվում, ապա շարժումը ետ է գնում դեպիմեխանիկական հավասարակշռություն. Այնուամենայնիվ, երբ մոլեկուլը բավականաչափ արագ է շարժվում, միջավայրի արձագանքման սահմանափակ արագությունը նշանակում է, որ հավասարակշռությունը մնում է դրա հետևում, և դրանում պարունակվող էներգիան ճառագայթվում է համահունչ հարվածային ալիքի տեսքով::
Նման հասկացությունները վերլուծական հիմնավորում չունեն, քանի որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը արտանետվում է, երբ լիցքավորված մասնիկները շարժվում են միատարր միջավայրում ենթլուսավոր արագություններով, որոնք չեն համարվում Չերենկովյան ճառագայթում::
Հակադարձ երեւույթ
Չերենկովյան էֆեկտը կարելի է ձեռք բերել բացասական ինդեքսով մետանյութեր կոչվող նյութերի միջոցով։ Այսինքն՝ ենթալիքային երկարության միկրոկառուցվածքով, որը նրանց տալիս է արդյունավետ «միջին» հատկություն, որը խիստ տարբերվում է մյուսներից՝ այս դեպքում ունենալով բացասական թույլատրելիություն։ Սա նշանակում է, որ երբ լիցքավորված մասնիկը անցնում է միջավայրի միջով ավելի արագ, քան փուլային արագությունը, այն ճառագայթում կարձակի դրա միջով առջևից անցնելուց:
Հնարավոր է նաև Չերենկովյան ճառագայթում ստանալ հակադարձ կոնով ոչ մետանյութական պարբերական միջավայրերում։ Այստեղ կառուցվածքը նույն մասշտաբով է, ինչ ալիքի երկարությունը, ուստի այն չի կարող համարվել արդյունավետ միատարր մետանյութ։
Հատկություններ
Ի տարբերություն ֆլուորեսցենտային կամ արտանետումների սպեկտրների, որոնք ունեն բնորոշ գագաթներ, Չերենկովյան ճառագայթումը շարունակական է: Տեսանելի փայլի շուրջ մեկ միավորի հաճախականության հարաբերական ինտենսիվությունը մոտավորապես էհամաչափ նրան: Այսինքն՝ ավելի բարձր արժեքներն ավելի ինտենսիվ են։
Ահա թե ինչու տեսանելի Չերենկովյան ճառագայթումը վառ կապույտ է: Փաստորեն, գործընթացների մեծ մասը ուլտրամանուշակագույն սպեկտրում է. միայն բավականաչափ արագացված լիցքերով է այն տեսանելի դառնում: Մարդու աչքի զգայունությունը հասնում է գագաթնակետին կանաչ գույնի և շատ ցածր է սպեկտրի մանուշակագույն մասում:
Միջուկային ռեակտորներ
Չերենկովյան ճառագայթումն օգտագործվում է բարձր էներգիայի լիցքավորված մասնիկները հայտնաբերելու համար։ Այնպիսի միավորներում, ինչպիսիք են միջուկային ռեակտորները, բետա էլեկտրոնները ազատվում են որպես տրոհման քայքայման արտադրանք: Փայլը շարունակվում է շղթայական ռեակցիայի դադարից հետո՝ թուլանալով, քանի որ ավելի կարճատև նյութերը քայքայվում են: Նաև Չերենկովյան ճառագայթումը կարող է բնութագրել սպառված վառելիքի տարրերի մնացած ռադիոակտիվությունը: Այս երևույթն օգտագործվում է տանկերում օգտագործված միջուկային վառելիքի առկայությունը ստուգելու համար։
