Мы уверены, эффект Вавилова – Черенкова вы видели в фантастических фильмах про ядерные реакторы. Если в фильмах используют спецэффекты, то в реальной жизни волшебства нет. Ярко-синее свечение основано исключительно на научных фактах, секреты которых мы сегодня раскроем👇
Вода, которая бережно окружает ядерные реакторы, светится ярко-синим цветом. Завораживающий эффект определяется как электромагнитное излучение. Оно испускается, когда заряженная частица движется через диэлектрическую среду быстрее, чем скорость света в среде. Сам же эффект принято называть излучением Вавилова – Черенкова или просто излучением Черенкова.
Советский физик впервые увидел ярко-синее свечение в 1934 году. Вода в бутылке, подверженная радиоактивному излучению, начала светиться. За открытие Павел Алексеевич был удостоен Нобелевской премии по физике.
✔️Теперь разберёмся, каким образом работает излучение Черенкова.
Обратимся к скорости света в вакууме – она постоянная. Однако скорость, с которой свет проходит через среду, значительно меньше её.
Свечение наблюдается, когда частицы проходят через среду со скоростью, превышающей скорость распространения света в этой самой среде.
Частица, которую мы рассматриваем, является электроном. Энергичный электрон, проходя через диэлектрическую среду, нарушает электромагнитное поле. Происходит его электрическая поляризация. Среда не настолько быстро реагирует на изменения, следовательно, в следе частицы сохраняется возмущение или когерентная ударная волна.
Примечательно, что эффект, о котором мы рассказываем, проявляется в самом что ни на есть ультрафиолетовом спектре, при этом образуя непрерывный спектр.
Спросите, почему вода в реакторе тогда синяя?🧐
Когда излучение Черенкова «пронзает» слои воды, заряженные частицы движутся быстрее, чем свет способен двигаться через эту же самую среду. Свет, который видит каждый, обладает более высокой частотой или более короткой длиной волны. Так как на короткой длине волны больше света, он и кажется синим.
Частица, которая стремительно движется, возбуждает электроны и молекулы. Они поглощают энергию и высвобождают её в виде фотонов, то есть света, когда те возвращаются к равновесию.
Бывает, что даже некоторые фотоны нейтрализуют друг друга, способствуя возникновению губительных помех. В этот момент свечения увидеть невозможно. А вот когда частица движется быстрее, чем свет проходит через воду, ударная волна создаёт конструктивные помехи, которые вы видите в качестве свечения.
С помощью излучения Черенкова измеряют радиоактивность отработанных топливных стержней. Учёные приспособили излучение Черенкова для экспериментов с элементарными частицами. Оно помогает идентифицировать природу исследуемых частиц. В медицине излучение применяется для визуализации, маркирования и отслеживания биологических молекул.