Излъчване на Черенков • Джеймс Трефил, Енциклопедия "Двеста закона на Вселената"
Когато една частица преминава през материална среда със скорост, превишаваща скоростта на светлината в тази среда, се наблюдава характерно излъчване.
Когато светлината преминава през прозрачен материал, като стъкло, светлината се движи по-бавно, отколкото във вакуум. Точно както когато лети през континент с междинни кацания, пътникът неизбежно губи време в сравнение с полет без кацане, така и светлинните лъчи се забавят, взаимодействайки с атомите на средата и не могат да се движат толкова бързо, колкото във вакуум. Теорията на относителността казва: нито едно материално тяло, включително бързите елементарни частици с висока енергия, не може да се движи със скорост, равна на скоростта на светлината във вакуум. Но това ограничение не се отнася за скоростта на движение в прозрачни среди. В стъкло или вода, например, светлината се движи със скорост 60-70% от скоростта на светлината във вакуум и нищо не пречи на бърза частица (като протон или електрон) да се движи по-бързо от светлината в такава среда.
През 1934 г. Павел Черенков изследва луминесценцията на течности под въздействието на гама-лъчение и открива слабо синьо сияние (сега кръстено на него), причинено от бързи електрони, избити от атомите на средата от гама-лъчение. Малко по-късно се оказа, че тези електрони се движат със скорост, по-висока от скоростта на светлината в средата. Това беше, така да се каже, оптическият еквивалент на ударната вълна, която свръхзвуков самолет предизвиква в атмосферата, нарушавайки звуковата бариера. Една аналогия с вълните на Хюйгенс (вижтепринципа на Хюйгенс) ще ни помогне да си представим това явление, отклоняващо се навън в концентрични кръгове със скоростта на светлината, като всяка нова вълна се излъчва от следващата точка по пътя на частицата. Ако частицата се движи по-бързоскоростта на разпространение на светлината в среда, тя изпреварва вълните. Пиковете в амплитудата на тези вълни формират вълновия фронт на лъчението на Черенков*.
Излъчването се разминава в конус около траекторията на частицата. Ъгълът при върха на конуса зависи от скоростта на частицата и от скоростта на светлината в средата. Точно това прави лъчението на Черенков толкова полезно от гледна точка на физиката на елементарните частици, тъй като чрез определяне на ъгъла при върха на конуса, физиците могат да изчислят скоростта на частицата от него. В комбинация с резултатите от други измервания това ви позволява да откривате елементарни частици във вашето оборудване. В съвременните лаборатории детекторите на Черенков се монтират в комбинация с други измервателни уреди на огромни многоетажни стелажи. Пример е детекторът "Super-Kamiokande" в лабораторията Kamioka в Япония, който побира 50 000 тона вода и е оборудван с 11 000 фоточувствителни елемента. Лъчението на Черенков може да се наблюдава и с просто око в малки изследователски ядрени реактори, които често се инсталират на дъното на басейн, за да осигурят радиационна защита. Ядрото на реактора в този случай е заобиколено от ефектно синьо сияние - това е радиацията на Черенков под въздействието на бързи частици, излъчени в резултат на ядрена реакция.
Тъй като анализът на това лъчение изигра решаваща роля в възникващата експериментална ядрена физика, през 1958 г. Черенков, заедно с Игор Там (1895-1971) и Иля Франк (1908-90), беше удостоен с Нобелова награда по физика. Там и Франк през 1937 г. най-накрая установиха механизма за появата на луминесценция под въздействието на електрони, движещи се по-бързо от скоростта на светлината в среда (например във вода), и след това предсказаха скоро откритото лъчение на Черенков в твърди тела и газове.
*По-точното наименование на лъчението на Черенков, прието в българската научна традиция, е „лъчение на Черенков-Вавилов” или „ефект на Черенков-Вавилов”. Павел Черенков провежда своите изследвания под ръководството на Сергей Иванович Вавилов, който почина през 1951 г. и следователно, според правилата за присъждане на Нобелови награди, не е включен в броя на лауреатите- Прибл. преводач.
съветски физик. Роден в село Нова Чигла, Воронежска губерния, в селско семейство. През 1928 г. завършва Воронежския университет и две години работи като учител. От 1930 г. до края на дните си работи във Физическия институт. Лебедев Академия на науките на СССР (ФИАН). След работата, довела до откриването на радиацията на Черенков, той изучава космическите лъчи и разработва ускорители на тежки частици.