opći, istraživanje, tehnologija

Učinak Vavilov-Čerenkov: što trebate znati?

U znanstveno fantastičnim filmovima nuklearni reaktoria nuklearni materijali uvijek svijetle plavo. Primjerice, u prvom filmu Iron Man, lik Tonyja Starka Roberta Downeyja mlađeg sastavlja mali nuklearni reaktor koji pokreće odijelo. Zanimljivo je da je karakterističan plavi sjaj koji izlazi iz reaktora (bio on stvaran) stvarni je fenomen koji se naziva Vavilov-Čerenkovljev efekt. Zbog njega voda koja okružuje nuklearne reaktore stvarno svijetli plavo. Taj su sjaj prvi primijetili fizičar Sergej Vavilov i njegov apsolvent Pavel Čerenkov u laboratoriju Fizičko-matematičkog instituta 1933. godine, kada su vidjeli da boca vode, izložena zračenju, svijetli plavo. Za ovo otkriće Čerenkov je 1958. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku, podijelivši je s Iljom Frankom i Igorom Tammom, koji su eksperimentalno potvrdili postojanje učinka. Iako je zračenje Vavilov-Cherenkov bilo moguće objasniti tek nakon što je Albert Einstein objavio posebnu teoriju relativnosti, njegovo postojanje predvidio je engleski polimat Oliver Heaviside još 1888. godine.

Kada se određene čestice, na primjer, kozmičke čestice, kreću brže od brzine svjetlosti u određenom mediju, pojavljuje se zračenje Vavilov-Cherenkov.

Što je zračenje Vavilov-Cherenkov?

Nemoguće je premašiti brzinu svjetlosti u vakuumu.Ali kad je elementarna čestica u gustom mediju, ona može prijeći tu granicu. Dakle, čestica ubrzana u vakuumu može letjeti u vodu brzinom od, primjerice, 299.799 kilometara u sekundi: budući da zakoni fizike zabranjuju trenutnu promjenu brzine, čestica koja se nalazi u medijumu leti na neku udaljenost brže od lokalna granica. Tijekom leta čestica usporava gubeći energiju koja treba nekamo otići.

Kao što Tass piše u članku o NobeluNagrada za fiziku 1958. godine, kada automobil koči, kinetička energija ide u zagrijavanje kočnica, a superluminalne čestice daju višak u obliku kvanta zračenja, odnosno svjetlosti. Jedna od značajki Čerenkovljevog zračenja je da je uglavnom u kontinuiranom ultraljubičastom spektru, a ne u svijetloplavoj boji.

Vidi također: Znanstvenici se približavaju razumijevanju zašto svemir postoji

Zanimljivo je da je Čerenkovljevo zračenje sličnozvučni bum efekt. Na primjer, ako se zrakoplov u zraku kreće sporije od brzine zvuka, tada se otklon zraka oko krila zrakoplova događa glatko. Međutim, ako brzina kretanja premaši prosječnu brzinu zvuka, tada dolazi do nagle promjene tlaka i udarni valovi šire se iz zrakoplova u konusu brzinom zvuka.

Vjerojatno ste primijetili da nuklearni reaktor Tonyja Starka svijetli plavim svjetlom.

Pojedinosti o tome kako se točno zračenje pojavljujeprovjerili Vavilov, Čerenkov, Tamm i Frank. Otkako je Vavilov umro 1951. godine, tri su fizičara dobila Nobelovu nagradu sedam godina kasnije. Zahvaljujući njihovom radu, danas zračenje Vavilov-Cherenkov možete promatrati gotovo bilo gdje. Kada. pod uvjetom da znate gdje potražiti.

Želite li biti u toku s najnovijim vijestima iz svijeta popularne znanosti i visokih tehnologija? Pretplatite se na naš Telegram kanal kako ne biste propustili ništa zanimljivo!

Sablasno plavo svjetlo

Kad Čerenkovljevo zračenje prolazi kroz vodu,nabijene čestice kreću se brže od svjetlosti kroz ovaj medij. Dakle, svjetlost koju vidite ima veću frekvenciju (ili kraću valnu duljinu) od normalne valne duljine. Ukoliko u Čerenkovljevom zračenju prevladava svjetlost kratke valne duljine, čini se da je sjaj plav... To je zato što se brzo krećenabijena čestica pobuđuje elektrone molekula vode, koji apsorbiraju energiju i oslobađaju je kao fotone svjetlosti, vraćajući se u ravnotežu. Obično se neki od ovih fotona međusobno poništavaju (destruktivne smetnje) tako da sjaj nije vidljiv. Ali kada se čestica kreće brže nego što svjetlost može proći kroz vodu, udarni val stvara konstruktivne smetnje, koje mi vidimo kao sjaj.

Ovo je zanimljivo: Kako izgleda najmanja čestica u svemiru?

Spektar zračenja Čerenkova kontinuiran je i njegov intenzitet raste s učestalošću; to je ono što mu daje jezivu plavu boju koju vidite na fotografijama reaktora u bazenu.

Srećom, zračenje Vavilov-Cherenkov može bitikoristite ga ne samo da voda u nuklearnom laboratoriju svijetli plavo. Tako se u reaktoru tipa bazena količina plavog sjaja može koristiti za mjerenje radioaktivnosti istrošenih gorivih šipki. Zračenje se koristi u pokusima iz fizike čestica - fizičari se nadaju da će im to pomoći da utvrde prirodu čestica koje se proučavaju.

Štoviše, Čerenkovljevo zračenje nastaje kadaKada kozmičke zrake i nabijene čestice komuniciraju sa Zemljinom atmosferom, detektori se koriste za mjerenje tih pojava, otkrivanje neutrina i proučavanje astronomskih objekata koji emitiraju gama zrake poput ostataka supernove.

U ovom sam članku govorio o tome zašto je Nobelova nagrada za fiziku dodijeljena 2020. godine i zašto znanstvenici vjeruju da su drugi svemiri postojali prije Velikog praska.

Zanimljivo je da ako se relativistički nabiječestice udaraju u staklasto tijelo ljudskog oka, tada možete vidjeti bljeskove Čerenkovljevog zračenja, na primjer, od izlaganja kozmičkim zrakama ili kao rezultat nuklearne nesreće, pa je vjerojatno najbolje suzdržati se.