Čerenkovovo záření

28. duben 2009 | 06.00 |

K jadernému reaktoru vás v atomové elektrárně běžně nepustí a proto popisovaný jev uvidíte nejspíše na fotografiích nebo na videu. Z nádrží jaderných reaktorů, kde se uranové palivo nachází v kapalině sloužící jako moderátor neutronů, vychází krásný modravý svit. Jde o jev zvaný Čerenkovovo záření (Čerenkovův efekt), což je elektromagnetickou obdobou zvukové rázové vlny. Částice, která se pohybuje v optickém prostředí rychleji, než je fázová rychlost světla pro toto prostředí, vyvolává záření, které trvá po tu dobu, kdy je částice rychlejší než světlo. Prakticky se Čerenkovova jevu využívá ke zkoumání pohybu částic vysoké energie, na jeho principu se konstruují speciální detektory (tzv. Čerenkovovy detektory), jimiž je možno měřit energii těchto částic.

Existenci Čerenkovova záření předpověděl už v roce 1888 Angličan Oliver Heavisid. Podle něj měla částice, která se pohybuje v hmotném prostředí rychlostí větší, než je rychlost světla v tomto prostředí, vysílat zvláštní druh záření. Záření samotné bylo objeveno až v roce 1934 P. A. Čerenkovovem.

Manželé Curieovi však počátkem třicátých let 20. století poprvé pozorovali modře světélkující roztoky, obsahující radioaktivní radium, které se snažili z těchto roztoků izolovat. Hledali ovšem radium a modravému záření nevěnovali  svou pozornost.

Také Francouz M. L. Mallet publikoval práci v roce 1926, kde popisoval tehdejší svápozorování specifického záření vzniklého ve vodním roztoku poté, kdy je tento roztokozářen gama paprsky. Myslel si, že jde o luminiscenci.

Toto záření důkladně a systematicky experimentálně prostudoval Čerenkovov, který si uvědomil, že pozorované záření nesouvisí s efektem luminiscence a je vyvoláno rychlými elektrony, které vznikají při srážkách gama kvant (z radioaktivních rozpadů jader) s atomy dielektrického prostředí, nebo s elektrony, které vznikají přímo z radioaktivních rozpadů jader typu beta. Čerenkov zjistil, že jas tohoto namodralého světélkování jevil v čirých kapalinách jen malou závislost na jejich chemickém složení. Podobný efekt pozoroval i u tuhých průhledných těles.

Na experimentální objev nového záření navázali bezprostředně poté významní ruští teoretičtí fyzici I. J. Tamm a I. M. Frank, kteří v letech 1937 – 1946 na základě klasické elektrodynamiky vypracovali přesnou fyzikální teorii.

Při průchodu elektricky nabité částice nebo záření gama látkovým prostředím dochází k místní polarizaci atomů a molekul podél dráhy. Po průchodu částice se atomy samy opět depolarizují, přičemž získanou energii vyzařují ve formě elektromagnetického záření. To podléhá interferenci, jejíž výsledek závisí na rychlosti částice.

Je-li rychlost pohybu částice v prostředí větší než je fázová rychlost světla, mohou se elektromagnetické vlny, vznikající v různých místech dráhy, dostat do fáze a ve vhodném úhlu se tyto fáze mohou sečíst a vznikne pozorovatelné záření.

Je-li prostředí, ve kterém se částice pohybuje průhledné, může být Čerenkovovo záření viditelné a dochází k modravému světélkování. Může být tak využito k detekci rychlých nabitých částic v Čerenkovových čítačích. Těch se využívá u urychlovačů, při detekci neutrin a kosmického záření. První praktický detektor Čerenkovova záření zkonstruoval v roce 1950 J. V. Jelley.

V roce 1958 obdrželi Nobelovu cenu za fyziku  P. A. Čerenkovov, I. J. Tamm a I. M. Frank.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1 (3x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

RE: Čerenkovovo záření hadiak 09. 07. 2009 - 22:59
RE(2x): Čerenkovovo záření fyzmatik 10. 07. 2009 - 21:30
RE: Čerenkovovo záření jirkavi 01. 03. 2016 - 13:46