Čerenkovo spinduliavimas

Tipiškas melsvas Čerenkovo spinduliavimo švytėjimas iš vandenyje patalpinto branduolinio reaktoriaus.

Čerenkovo spinduliavimas – elektromagnetinio spinduliavimo pasireiškimas, kai dalelės turinčios krūvį (pvz., elektronas) pralekia izoliatorių greičiu, didesniu už fazinį šviesos greitį toje medžiagoje. Reiškinys pavadintas rusų mokslininko Pavelo Čerenkovo vardu, kuris, kartu su kolegomis, 1958 m. už jo aprašymą gavo Nobelio fizikos premiją.

Fizikinė kilmė

Specialioji reliatyvumo teorija teigia, kad šviesos greitis c vakuume yra universali fizikos konstanta, tačiau kitose aplinkose, t. y. medžiagose šviesa gali sklisti žymiai mažesniu greičiu, ne c. Pavyzdžiui, vandenyje šviesa sklinda greičiu, lygiu 0,75 šviesos greičio vakuume. Todėl materija gali būti pagreitinta virš šviesos greičio toje medžiagoje branduolinių reakcijų metu bei dalelių greitintuvuose. Čerenkovo spinduliavimas pasireiškia tuomet, kai dalelė su krūviu, dažniausiai elektronas, lekia dielektrine medžiaga greičiu, didesniu už šviesos greitį joje.

Atradimas

1934 m. P. Čerenkovas atrado, kad skystis, veikiamas radžio skleidžiamų γ spindulių, pradeda švytėti.

Taikymas

Branduoliniai reaktoriai

Čerenkovo spinduliavimas dažniausiai naudojamas aukštos energijos dalelėms aptikti. Pvz., baseino tipo branduoliniuose reaktoriuose (reaktoriai, patalpinti vandens baseinuose) Čerenkovo spinduliavimo intensyvumas yra susijęs su branduolių dalijimosi įvykių dažniu, kurių metu susidaro aukštos energijos elektronai. Iš to galima spręsti apie reakcijos intensyvumą. Tuo pačiu šis charakteringas spinduliavimas naudojamas likusiam panaudotų kuro strypų radioaktyvumui nustatyti.

Astrofizikiniai eksperimentai

Aukštos energijos Kosminiai spinduliai, patekę į Žemės atmosferą, gali sukurti elektrono-pozitrono poras, skriejančias milžinišku greičiu. Šių dalelių su krūvių Čerenkovo spinduliavimas naudojamas kosminių spindulių šaltiniui ir intensyvumui nustatyti, pavyzdžiui, IACT metodu VERITAS, H.E.S.S. ir MAGIC eksperimentuose. Panašus metodas naudojamas dideliuose neutrinų detektoriuose, pvz., Super-Kamiokande ar IceCube.

Čerenkovo spinduliuotė gali būti panaudota nustatyti didelės energijos astronominių objektų, spinduliuojančių gama spindulius, savybėms: supernovų liekanų ar blazarų.

Dalelių fizikos eksperimentai

Čerenkovo spinduliavimas dažnai naudojamas dalelių fizikos eksperimentuose krūvį turinčioms dalelėms identifikuoti pagal spinduliuotės šviesą. Vienas moderniausių tokio tipo detektorių, RICH (ring imaging Cherenkov detector), pirmą kartą sukurtas praėjusio amžiaus 8-ame dešimtmetyje. Tokie detektoriai naudojami LHC eksperimentuose ALICE ir LHCb.