Черенковське випромінювання

Черенковське випромінювання
Названо на честь	Черенков Павло Олексійович і Вавилов Сергій Іванович
Першовідкривач або винахідник	Вавилов Сергій Іванович
Черенковське випромінювання у Вікісховищі

Черенко́вське випромі́нювання — випромінювання електромагнітних хвиль зарядженою часткою, яка рухається у середовищі зі швидкістю більшою за фазову швидкість поширення світла в цьому середовищі.

Випромінювання назване на честь Павла Черенкова, який отримав за його відкриття Нобелівську премію з фізики у 1958 разом із Іллею Франком та Ігорем Таммом, які дали теоретичне пояснення цього ефекту. Науковий керівник Черенкова С. І. Вавілов на той час уже помер, тож, хоча його заслуга у відкритті ефекту дуже велика, він не став Нобелівським лауреатом. В науковій літературі черенковське випромінювання іноді називають випромінюванням Вавілова-Черенкова.

Черенковським випромінюванням пояснюється слабеньке голубувате світіння радіоактивних речовин.

Теорія відносності говорить: жодне матеріальне тіло, включаючи швидкі елементарні частинки високих енергій, не може рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла у вакуумі. Але швидкості руху світла у прозорих середовищах це обмеження не стосується. У склі або у воді, наприклад, світло поширюється зі швидкістю, яка складає 60–70 % від швидкості світла у вакуумі, і ніщо не заважає швидкій частці (наприклад, протона або електрона) рухатися швидше світла у такому середовищі.

За своєю природою формування черенковського випромінювання схоже на формування ударної хвилі, яка виникає на поверхні конуса Маха, коли літак подолав звуковий бар'єр.

Частинка, яка рухається зі швидкістю ${\displaystyle v>c/n\,}$, де c — швидкість світла у вакуумі, а n — показник заломлення середовища, випромінює під кутом, який визначається формулою

${\displaystyle \cos \theta ={\frac {c}{vn}}}$.

Цей кут дещо різний для променів різної частоти завдяки дисперсії світла.

Інтенсивність випромінювання в спектральному проміжку ${\displaystyle d\omega }$ визначається формулою

${\displaystyle dF={\frac {e^{2}}{c^{2}}}\left(1-{\frac {c^{2}}{v^{2}n^{2}}}\right)\omega d\omega }$,

де e — елементарний заряд.

Випромінювання утворює конус з вершиною, спрямованою у напрямку руху частинки. Кут при вершині конуса залежить від швидкості частинки і від швидкості світла в середовищі. Це як раз і робить випромінювання Черенкова надзвичайно корисним з точки зору фізики елементарних частинок, оскільки, визначивши кут при вершині конуса, можна розрахувати по ньому швидкість частки.

У 1934 р. Павло Черенков проводив у лабораторії Сергія Вавілова дослідження люмінесценції рідин під впливом гамма-випромінювання і виявив слабке блакитне світіння, викликане швидкими електронами, вибитими з атомів середовища гамма-випромінюванням. Пізніше з'ясувалося, що ці електрони рухалися зі швидкістю вище швидкості світла у середовищі.

Вже перші експерименти Черенкова, зроблені за ініціативою С. І. Вавілова, виявили ряд характерних особливостей випромінювання: світіння спостерігалося у всіх чистих прозорих рідинах, причому яскравість мало залежала від їх хімічного складу, випромінювання мало поляризацію з переважною орієнтацією електричного вектора вздовж напрямку первинного пучка, при цьому на відміну від люмінесценції не спостерігається ні температурного, ні домішкового гасіння. На підставі цих даних Вавілов стверджував, що виявлене явище — не люмінесценція рідини, а світло випромінюють швидкі електрони, що рухаються у ній.

Теоретичне пояснення явища було дано І. Таммом і І. Франком у 1937 році.

У 1958 році Черенков, Тамм і Франк були нагороджені Нобелівською премією з фізики «за відкриття і тлумачення ефекту Черенкова». Манні Сігбан з Шведської королівської академії наук у своїй промові зазначив, що «відкриття явища, нині відомого як ефект Черенкова, є цікавим прикладом того, як відносно просте фізичне спостереження при правильному підході може привести до важливих відкриттів і прокласти нові шляхи для подальших досліджень».

• Аварія на ядерному об'єкті Токаймура
• Радіаційна аварія в губі Андрєєва

• Черенков П. А. Видиме свічення чистих рідин під дією g-радіації, «Доповіді Академії наук СРСР», 1934, Т. 2, В. 8, С. 451.
• Вавилов С. И. Про можливі причини синього g-світіння рідин, «Доповіді Академії наук СРСР», 1934, Т. 2, В. 8, С. 457.
• Тамм И. E., Франк И. M. Когерентне випромінювання швидкого електрона в середовищі, «Доповіді Академії наук СРСР», 1937, Т. 14, В. 3, С. 107
• Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.

Ця стаття потребує додаткових посилань на джерела для поліпшення її перевірності. Будь ласка, допоможіть удосконалити цю статтю, додавши посилання на надійні (авторитетні) джерела. Зверніться на сторінку обговорення за поясненнями та допоможіть виправити недоліки. Матеріал без джерел може бути піддано сумніву та вилучено. (червень 2017)