Черенковын цацраг нь цэнэгтэй бөөмсүүд нэг орчинд гэрлийн ижил фазын индексээс их хурдтай тунгалаг орчинд дамжин өнгөрөхөд үүсдэг цахилгаан соронзон урвал юм. Усан доорх цөмийн реакторын цэнхэр туяа нь энэхүү харилцан үйлчлэлээс үүдэлтэй.
Түүх
Цацрагийг 1958 оны Нобелийн шагналт Зөвлөлтийн эрдэмтэн Павел Черенковын нэрэмжит болгожээ. Тэрээр 1934 онд нэг хамтрагчийнхаа удирдлаган дор үүнийг туршилтаар анх нээсэн хүн юм. Тиймээс үүнийг Вавилов-Черенковын эффект гэж бас нэрлэдэг.
Эрдэмтэн туршилтын явцад усан дахь цацраг идэвхт эмийн эргэн тойронд бүдэг хөхөвтөр туяа харав. Түүний докторын диссертаци нь ураны давсны уусмалын гэрэлтэлтийн тухай байсан бөгөөд ихэвчлэн хийдэг шиг бага энергитэй харагдах гэрлийн оронд гамма туяагаар өдөөгддөг. Тэрээр анизотропийг нээж, энэ нөлөө нь флюресцент үзэгдэл биш гэж дүгнэсэн.
Черенковын онолЦацраг туяаг хожим Эйнштейний харьцангуйн онолын хүрээнд эрдэмтний хамтран зүтгэгч Игорь Тамм, Илья Франк нар боловсруулсан. Тэд мөн 1958 оны Нобелийн шагнал хүртжээ. Фрэнк-Таммын томьёо нь нэгж давтамжид зарцуулсан нэгж урт тутамд цацрагийн бөөмсөөс ялгарах энергийн хэмжээг тодорхойлдог. Энэ нь цэнэг дамжих материалын хугарлын илтгэгч юм.
Черенковын цацрагийг конус долгионы фронт гэж онолын хувьд Английн полимат Оливер Хевисайд 1888-1889 оны хооронд, Арнольд Соммерфельд 1904 онд нийтэлсэн нийтлэлдээ таамаглаж байсан. Гэвч 1970 он хүртэл хэт бөөмсийн харьцангуйн онолын хязгаарлалтын дараа хоёулаа мартагдсан. Мари Кюри 1910 онд радиумын өндөр концентрацитай уусмалд цайвар цэнхэр гэрлийг ажигласан боловч нарийн ширийнийг дурдаагүй. 1926 онд Люсиен тэргүүтэй Францын туяа эмчилгээний эмч нар тасралтгүй спектртэй радиумын гэрэлтдэг цацрагийг тодорхойлсон.
Биет гарал үүсэл
Хэдийгээр электродинамик нь вакуум дахь гэрлийн хурдыг бүх нийтийн тогтмол (C) гэж үздэг ч орчин дахь гэрлийн тархах хурд нь C-ээс хамаагүй бага байж болно. Цөмийн урвалын үед болон бөөмийн хурдасгуурт хурд нэмэгдэж болно.. Оптик тунгалаг орчинд цэнэглэгдсэн электрон дамжих үед Черенковын цацраг үүсдэг нь одоо эрдэмтэд тодорхой болсон.
Ердийн зүйрлэл бол хэт хурдан онгоцны дууны цохилт юм. Реактив биетүүдээс үүссэн эдгээр долгионууддохионы өөрийнх нь хурдаар тархдаг. Бөөмүүд нь хөдөлж буй биетээс илүү удаан хуваагддаг бөгөөд түүний өмнө урагшилж чадахгүй. Үүний оронд тэд цохилтын фронт үүсгэдэг. Үүнтэй адилаар цэнэглэгдсэн бөөмс нь ямар нэгэн орчинд өнгөрөхдөө гэрлийн цохилтын долгион үүсгэж болно.
Мөн давах хурд нь бүлгийн хурд биш фазын хурд юм. Эхнийх нь үечилсэн орчинг ашиглан эрс өөрчлөгдөж болох бөгөөд энэ тохиолдолд бөөмийн хамгийн бага хурдгүйгээр Черенковын цацрагийг авах боломжтой. Энэ үзэгдлийг Смит-Пурселлийн эффект гэж нэрлэдэг. Фотоник талст гэх мэт илүү төвөгтэй үечилсэн орчинд эсрэг чиглэлд цацраг туяа зэрэг бусад олон хэвийн бус урвалуудыг олж авч болно.
Реакторт юу болдог вэ
Онолын үндэслэлийн талаархи анхны нийтлэлдээ Тамм, Фрэнк нар: "Черенковын цацраг нь нэг атом эсвэл цацраг идэвхт бодистой хурдан электронуудын харилцан үйлчлэл гэх мэт ямар ч ерөнхий механизмаар тайлбарлах боломжгүй өвөрмөц урвал юм. Цөмд тархах Нөгөө талаар, хэрэв орчинд хөдөлж буй электрон жигд хөдөлж байсан ч хурд нь 2-оос их байвал гэрэл ялгаруулдаг гэдгийг харгалзан үзвэл энэ үзэгдлийг чанарын болон тоон талаас нь тайлбарлаж болно. гэрэл."
Гэсэн хэдий ч Черенковын цацрагийн талаар буруу ойлголт байдаг. Жишээлбэл, бөөмийн цахилгаан талбайн нөлөөгөөр орчин туйлширдаг гэж үздэг. Хэрэв сүүлийнх нь удаан хөдөлдөг бол хөдөлгөөн нь буцах хандлагатай байдагмеханик тэнцвэр. Гэсэн хэдий ч молекул хангалттай хурдан хөдөлж байх үед орчны хариу урвалын хурд хязгаарлагдмал байгаа нь түүний дараа тэнцвэрт байдал хэвээр үлдэж, түүнд агуулагдах энерги нь уялдаа холбоотой цочролын долгион хэлбэрээр цацруулдаг.
Черенковын цацраг гэж тооцогдохгүй, цэнэглэгдсэн тоосонцор нэгэн төрлийн орчинд дэд гэрэлтэх хурдаар хөдөлж байх үед цахилгаан соронзон цацраг ялгардаг тул ийм ойлголтууд аналитик үндэслэлгүй.
Урвуу үзэгдэл
Черенковын эффектийг сөрөг индекстэй метаматериал гэж нэрлэдэг бодисыг ашиглан олж авч болно. Өөрөөр хэлбэл, дэд долгионы урттай бичил бүтэцтэй бөгөөд энэ нь бусад хүмүүсээс эрс ялгаатай үр дүнтэй "дундаж" шинж чанарыг өгдөг бөгөөд энэ тохиолдолд сөрөг нэвтрүүлэх чадвартай байдаг. Энэ нь цэнэглэгдсэн бөөм нь фазын хурдаас илүү хурдтай орчинд дамжин өнгөрөхөд урд талаас нь цацраг туяа ялгаруулна гэсэн үг юм.
Урвуу конустай Черенковын цацрагийг мөн метаматериал бус үечилсэн орчинд авах боломжтой. Энд бүтэц нь долгионы урттай ижил масштабтай байгаа тул үүнийг үр дүнтэй нэгэн төрлийн метаматериал гэж үзэх боломжгүй.
Онцлогууд
Флюресценц буюу ялгаралтын спектрээс ялгаатай нь оргил цэгүүд нь Черенковын цацраг тасралтгүй байдаг. Үзэгдэх гэрлийн эргэн тойронд нэгж давтамжид ногдох харьцангуй эрчим нь ойролцоогоор байнатүүнтэй пропорциональ. Өөрөөр хэлбэл, өндөр утгууд илүү хүчтэй болно.
Иймээс ч харагдахуйц Черенковын цацраг тод цэнхэр өнгөтэй байдаг. Үнэн хэрэгтээ ихэнх процессууд нь хэт ягаан туяаны спектрт байдаг - зөвхөн хангалттай хурдасгасан цэнэгийн үед энэ нь харагдах болно. Хүний нүдний мэдрэх чадвар ногоон өнгөөр дээд цэгтээ хүрдэг бөгөөд спектрийн ягаан хэсэгт маш бага байдаг.
Цөмийн реактор
Черенковын цацрагийг өндөр энергитэй цэнэгтэй бөөмсийг илрүүлэхэд ашигладаг. Цөмийн реактор зэрэг нэгжүүдэд бета электронууд задралын бүтээгдэхүүн хэлбэрээр ялгардаг. Гинжин урвал зогссоны дараа гэрэлтэлт үргэлжилж, богино настай бодис задрах тусам бүдгэрдэг. Түүнчлэн Черенковын цацраг нь ашигласан түлшний элементүүдийн үлдсэн цацраг идэвхт чанарыг тодорхойлж чаддаг. Энэ үзэгдлийг танканд ашигласан цөмийн түлш байгаа эсэхийг шалгахад ашигладаг.
