Cos'è la radiazione Cherenkov?
Durante il passaggio di una particella attraverso un determinato mezzo materiale ad una velocità che supera la velocità della luce per un dato mezzo, si può osservare la radiazione caratteristica, che ha ricevuto il nome di radiazione Cherenkov (ma è più corretto chiamarla effetto Cherenkov - Vavilov). Questo fenomeno sarà discusso in questo materiale.
Radiazione Cherenkov e la storia della sua scoperta
Quindi, durante il passaggio della luce, ad esempio, attraverso il vetro (o qualsiasi materiale che trasmette luce), la luce lo attraversa molto più lentamente di quanto la luce passi nel vuoto.
Qui puoi tracciare un'analogia con il viaggio aereo. Quindi qualsiasi passeggero trascorre ancora del tempo su atterraggi intermedi, rispetto a un volo diretto.
All'incirca la stessa cosa accade con i raggi di luce, sono rallentati, interagiscono con gli atomi del mezzo e sono semplicemente incapaci di muoversi velocemente come nel vuoto.
Quindi, secondo la teoria della relatività, non un singolo corpo materiale, compresi gli elementari veloci ad alta energia particelle che non sono in grado di muoversi ad una velocità corrispondente alla velocità di propagazione di un flusso luminoso in un airless spazio.
Ma questa limitazione non ha nulla a che fare con la velocità di movimento in ambienti trasparenti. Quindi, ad esempio, nel vetro, i raggi luminosi si propagano ad una velocità dal 60% al 70% della velocità di propagazione di un flusso luminoso in uno spazio senz'aria.
E si scopre che non ci sono ostacoli affinché una particella sufficientemente veloce (diciamo, per un protone o un elettrone) si muova più velocemente della velocità del flusso luminoso in un tale mezzo.
Così nel già lontano 1934 P. Cherenkov sotto la guida di S.I. Luminescenza Vavilov di liquidi sotto l'influenza della radiazione gamma.
Nel corso degli esperimenti scientifici è stato scoperto un debole bagliore bluastro, che è attualmente chiamato radiazione Cherenkov (ma sarebbe più corretto chiamarlo effetto Cherenkov-Vavilov).
Questa radiazione è stata innescata dai cosiddetti elettroni veloci, che sono stati espulsi dagli atomi del materiale dalla radiazione gamma. Come si è scoperto in seguito, tali elettroni si muovevano a una velocità maggiore della velocità della luce nel mezzo in esame.
In realtà, questa è una sorta di onda d'urto di tipo ottico, provocata nell'atmosfera da un aereo supersonico, che rompe la barriera del suono.
Per comprendere il processo si può richiamare il Principio di Huygens, secondo il quale letteralmente ogni punto del percorso di propagazione delle onde può essere preso come sorgente di onde secondarie.
Quindi, secondo il principio di Huygens, immaginiamo che le onde divergano verso l'esterno in cerchi concentrici, mentre la loro velocità di propagazione è uguale alla velocità della luce. Inoltre, ogni onda successiva emana dal punto successivo situato sul percorso della particella.
E se, in questo caso, una particella con una velocità maggiore della velocità della luce nel mezzo, allora è davanti alle onde e i picchi dell'ampiezza di queste onde sono responsabili della formazione del fronte d'onda della radiazione di Cherenkov .
In questo caso la radiazione si propaga in un cono attorno al percorso della particella, e tale angolo dipende direttamente dalla velocità iniziale della particella e dalla velocità del flusso luminoso nel mezzo considerato.
Dove vengono utilizzate le radiazioni Cherenkov nel mondo moderno?
Questo effetto osservato è estremamente utile per la fisica delle particelle elementari, poiché avendo appreso la grandezza dell'angolo, i fisici possono determinare abbastanza facilmente la velocità della particella che ha causato questa radiazione.
Nota. Per la sua scoperta nel 1958, Cherenkov, insieme a I. Tamm, così come con I. Frank ha ricevuto il premio Nobel per la fisica. Così, nel 1937, Tamm e Frank finalmente scoprirono il meccanismo per la formazione del bagliore, e poi fecero anche un'ipotesi sulla sua presenza nei solidi e nei gas.
Quindi la combinazione con altri metodi di misurazione consente di registrare particelle elementari nelle strutture di laboratorio.
Al momento, la radiazione Cherenkov viene utilizzata attivamente nei moderni rivelatori di laboratorio.
Inoltre, le radiazioni Cherenkov possono essere osservate anche ad occhio nudo in piccoli reattori, che spesso sono montati sul fondo della piscina per garantire la protezione dalle radiazioni. In questo caso, il nucleo del reattore è circondato da un bagliore blu, che è la radiazione di Cherenkov.
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