Mionzi ya Cherenkov ni mmenyuko wa sumakuumeme ambayo hutokea wakati chembechembe zilizochajiwa zinapopita kwenye chombo kisicho na uwazi kwa kasi kubwa kuliko fahirisi ya awamu ile ile ya mwanga katika wastani sawa. Mng'ao wa rangi ya samawati wa kinu cha nyuklia chini ya maji unatokana na mwingiliano huu.
Historia
Mionzi hiyo imepewa jina la mwanasayansi wa Usovieti Pavel Cherenkov, mshindi wa Tuzo ya Nobel ya 1958. Ni yeye ambaye aligundua kwa mara ya kwanza kwa majaribio chini ya usimamizi wa mwenzake mnamo 1934. Kwa hivyo, inajulikana pia kama athari ya Vavilov-Cherenkov.
Mwanasayansi aliona mwanga hafifu wa samawati kuzunguka dawa ya mionzi kwenye maji wakati wa majaribio. Tasnifu yake ya udaktari ilikuwa juu ya mwangaza wa miyeyusho ya chumvi ya urani, ambayo ilisisimuliwa na miale ya gamma badala ya mwanga usio na nguvu inayoonekana, kama inavyofanywa kawaida. Aligundua anisotropy na akahitimisha kuwa athari hii haikuwa jambo la fluorescent.
Nadharia ya Cherenkovmionzi ilitengenezwa baadaye ndani ya mfumo wa nadharia ya Einstein ya uhusiano na wenzake wa mwanasayansi Igor Tamm na Ilya Frank. Pia walipokea Tuzo la Nobel la 1958. Fomula ya Frank-Tamm inaeleza kiasi cha nishati inayotolewa na chembechembe zinazotolewa kwa kila urefu wa kitengo unaosafirishwa kwa kila mzunguko wa kitengo. Ni faharasa ya kuakisi ya nyenzo ambayo chaji hupitia.
Mionzi ya Cherenkov kama sehemu ya mbele ya mawimbi ya mbele ilitabiriwa kinadharia na polymath ya Kiingereza Oliver Heaviside katika karatasi zilizochapishwa kati ya 1888 na 1889, na Arnold Sommerfeld mnamo 1904. Lakini zote mbili zilisahaulika haraka baada ya kizuizi cha uhusiano wa chembe kuu hadi miaka ya 1970. Marie Curie aliona mwanga wa rangi ya samawati kwenye suluhu iliyokolea sana ya radiamu mwaka wa 1910, lakini hakuingia katika maelezo. Mnamo 1926, wataalam wa radiotherapists wa Ufaransa wakiongozwa na Lucien walielezea mionzi ya mwanga ya radiamu, ambayo ina wigo unaoendelea.
Asili ya Kimwili
Ingawa mienendo ya kielektroniki huzingatia kwamba kasi ya mwanga katika ombwe ni hali thabiti ya ulimwengu wote (C), kiwango ambacho mwanga hueneza katika wastani unaweza kuwa chini sana kuliko C. Kasi inaweza kuongezeka wakati wa athari za nyuklia na katika vichapuzi vya chembe.. Sasa ni wazi kwa wanasayansi kwamba mionzi ya Cherenkov hutokea wakati elektroni iliyochajiwa inapopitia njia ya uwazi macho.
Mfano wa kawaida ni sauti inayovuma ya ndege yenye kasi ya juu. Mawimbi haya, yanayotokana na miili tendaji,kueneza kwa kasi ya ishara yenyewe. Chembe hutofautiana polepole zaidi kuliko kitu kinachosonga, na haziwezi kwenda mbele yake. Badala yake, wanaunda mbele ya athari. Vile vile, chembe iliyochajiwa inaweza kutoa wimbi la mshtuko mwepesi inapopita kwenye wastani.
Pia, kasi ya kuzidishwa ni kasi ya awamu, si kasi ya kikundi. Ya kwanza inaweza kubadilishwa kwa kiasi kikubwa kwa kutumia kati ya muda, ambapo mtu anaweza hata kupata mionzi ya Cherenkov bila kasi ya chini ya chembe. Jambo hili linajulikana kama athari ya Smith-Purcell. Katika hali changamano zaidi ya muda, kama vile fuwele ya picha, miitikio mingine mingi isiyo ya kawaida pia inaweza kupatikana, kama vile mionzi ya upande mwingine.
Kinachotokea kwenye kiyeyesha
Katika karatasi zao za asili juu ya misingi ya kinadharia, Tamm na Frank waliandika: "Mionzi ya Cherenkov ni mmenyuko wa kipekee ambao hauwezi kuelezewa na utaratibu wowote wa jumla, kama vile mwingiliano wa elektroni ya haraka na atomi moja au mionzi. kutawanyika kwenye viini Kwa upande mwingine, jambo hili linaweza kuelezewa kwa ubora na kiasi, ikiwa tutazingatia ukweli kwamba elektroni inayotembea katika kati hutoa mwanga, hata ikiwa inasonga sawasawa, mradi kasi yake ni kubwa kuliko ile ya kati. mwanga."
Hata hivyo, kuna baadhi ya dhana potofu kuhusu mionzi ya Cherenkov. Kwa mfano, inachukuliwa kuwa kati inakuwa polarized na uwanja wa umeme wa chembe. Ikiwa mwisho huenda polepole, basi harakati huelekea nyumausawa wa mitambo. Hata hivyo, wakati molekuli inaposonga haraka vya kutosha, kasi ndogo ya mwitikio wa kati ina maana kwamba usawa unasalia katika mkondo wake, na nishati iliyo ndani yake inatolewa kwa namna ya wimbi la mshtuko thabiti.
Dhana kama hizi hazina uhalali wa uchanganuzi, kwa kuwa mionzi ya sumakuumeme hutolewa chembe chembe zilizochajiwa zinaposonga katika wastani wa homogeneous kwa kasi ndogo ndogo, ambayo haizingatiwi kuwa mionzi ya Cherenkov.
Tukio la kugeuza
Athari ya Cherenkov inaweza kupatikana kwa kutumia vitu vinavyoitwa metamatadium na faharasa hasi. Hiyo ni, na muundo wa subwavelength, ambayo huwapa mali ya "wastani" yenye ufanisi ambayo ni tofauti sana na wengine, katika kesi hii kuwa na kibali hasi. Hii inamaanisha kuwa chembe iliyochajiwa inapopita kwa kasi ya kati kuliko kasi ya awamu, itatoa mionzi kutoka kwa njia yake kutoka mbele.
Pia inawezekana kupata mionzi ya Cherenkov kwa koni kinyume katika midia ya muda isiyo ya metamaterial. Hapa, muundo uko kwenye mizani sawa na urefu wa mawimbi, kwa hivyo hauwezi kuzingatiwa kuwa metamaterial yenye homogeneous.
Vipengele
Tofauti na fluorescence au spectra ya utoaji wa hewa, ambayo ina kilele maalum, mionzi ya Cherenkov ni endelevu. Karibu na mwanga unaoonekana, nguvu ya jamaa kwa kila kitengo ni takribansawia naye. Hiyo ni, maadili ya juu ni makali zaidi.
Ndio maana mionzi ya Cherenkov inayoonekana ni ya buluu angavu. Kwa kweli, taratibu nyingi ziko katika wigo wa ultraviolet - tu kwa malipo ya kasi ya kutosha inaonekana. Unyeti wa jicho la mwanadamu hufikia kilele cha kijani kibichi na huwa chini sana katika sehemu ya urujuani ya wigo.
Vinu vya nyuklia
Mionzi ya Cherenkov hutumika kutambua chembe zinazochajiwa na nishati nyingi. Katika vitengo kama vile vinu vya nyuklia, elektroni za beta hutolewa kama bidhaa za kuoza kwa fission. Mwangaza unaendelea baada ya mmenyuko wa mnyororo kukoma, na kufifia huku vitu vinavyoishi muda mfupi zaidi vinavyooza. Pia, mionzi ya Cherenkov inaweza kuashiria mionzi iliyobaki ya vitu vya mafuta vilivyotumika. Jambo hili hutumika kuangalia uwepo wa mafuta ya nyuklia yaliyotumika kwenye matangi.
