Красиво и притягательно: какие явления происходят в ядерном реакторе
Советский учёный сделал это открытие совершенно случайно. И получил за него Нобелевскую премию.
В 1934 году Павел Черенков работал у известнейшего физика Сергея Вавилова и изучал люминесценции жидкостей под воздействием гамма-излучения. Совершенно случайно он заметил, что у прозрачных жидкостей появляется голубоватое свечение. Причём это свечение происходило у всех прозрачных жидкостей.
Черенков экспериментировал: менял температуру жидкостей, добавлял разные примеси и всё равно свечение не менялось. Позже выяснилось, что излучение не имеет отношения к люминесценции, оно было поляризованным и шло вдоль движения гамма-лучей. У излучения конусообразный вид, оно чем-то напоминает луч фонарика. А у люминесценции направления нет и изменение температуры действует на неё довольно серьёзно.
Это явление назвали излучением Вавилова-Черенкова. Позже Тамм и Франк дали ему обоснование с помощью теории электромагнетизма, а Гинзбург - квантовой физики. Вскоре появилось и объяснение свечения в газах и твёрдых телах.
Суть голубоватого свечения: в прозрачных жидкостях его вызывают частицы, которые двигаются быстрее скорости света. Каким образом? Ведь материя не может превысить скорость в 300 000 км/с? Никакого противоречия здесь нет: это в вакууме материальные частицы не могут двигаться быстрее скорости света, а здесь они движутся в плотной среде. В ней скорость света замедляется: в воде - в 1,33 раза, в стекле - в 2,1 раза. А у релятивистских частиц скорость хоть и падает, но не намного.
Когда жидкость облучают гамма-лучами, то они сталкиваются с атомами плотной среды и выбивают из неё электроны. И уже они движутся вдоль направления гамма-излучения, причём быстрее скорости света в данной среде. Дальше срабатывает принцип Гюйгенса-Френеля: электроны пролетают сквозь упругую среду и вызывают волны. И эти волны гасят друг друга по всем направлениям кроме того, по которому летят электроны. Так появляется излучение Черенкова. Важно то, что если скорость света в этой среде будет выше скорости проходящей через неё частицы, то волны полностью погашаются и свечения не будет.
Это открытие даже использовали при изучении глубоководных рыб - ведь на дне океанов тоже есть небольшое свечение из-за бета-распада калия-40. Так вот, есть версия, что обитатели глубин могут что-то видеть как раз благодаря свечению, которое вызывает излучение Черенкова.
На в целом, излучение применяется в ядерной физике. Надо лишь рассчитать скорость света в среде, угол раскрытия конуса и тогда можно определить скорость движущейся частицы.
При запуске реактора появляется голубоватое свечение – это и есть излучение Черенкова:
В 1958 году, за открытие излучения и помощь в его обосновании, Черенков, Франк и Тамм получили Нобелевскую премию.
Источник:
21 комментарий
2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена