ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ОПТИЧЕСКОГО ЯВЛЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЗАРЯЖЕННОЙ ЧАСТИЦЫ В СРЕДЕ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена исследованию Павлом Черенковым и его коллегами загадочного голубого свечения, создаваемого при движении заряженной частицы в среде. Также рассказывается о применении и приборах, работающих на основе данного эффекта.

Ключевые слова: эффект Черенкова, радиация Черенкова, излучение Черенкова

В 1934 году было обнаружено, что движение заряженной частицы в среде с постоянной скоростью, которая превосходит скорость света в этой среде, сопровождается голубоватым свечением, которое позже было названо «излучение Черенкова». В результате исследований последовала и нобелевская премия [1].

Эксперименты в области оптики начал Павел Алексеевич Черенков в Ленинграде в 1933 году под руководством С. И. Вавилова – отца нелинейной оптики. В 1934 Черенков обнаружил слабый синий фоновый свет. Впервые он заметил этот свет в бутылке воды, подверженной радиоактивной бомбардировке. Необычный оптический феномен сейчас известен как эффект Черенкова. Эффект Черенкова виден, когда заряженные частицы движутся со скоростью, превышающей скорость света, вызывая излучение части энергии в виде электромагнитной радиации, названной радиацией Черенкова. Этот эффект возможен по причине того, что свет проходит через прозрачные объекты медленнее, чем через вакуум, так что в воздухе, воде и прочих средах, элементарные частицы могут достигать скорости света.

Команда российских физиков – Павел Черенков, Илья Франк и Игорь Тамм – были награждены Нобелевской премией по физике в 1958 за исследование радиации Черенкова.

Интересно, что в начале 30-х годов не существовало возможности наблюдать данный эффект в полной мере, так как в то время наиболее чувствительным к свету был глаз человека. Черенкову приходилось по часу адаптироваться к темноте и лишь только потом проводить опыты. Суммарное время проведения экспериментов в день не превышало 2,5 часов, вследствие того, что глазам необходимо отдыхать для снятия усталости. Множество тончайших опытов со временем дали свои плоды [2].

Комбинация изысканных экспериментов и громкой теоретической работы открыла и объяснила феномен, замеченный гораздо раньше.

Всем известно, что Пьер и Мари Кюри в начале двадцатого века были очень близки к голубому сиянию, видимому в темноте в стеклянных сосудах с солями радия. Несомненно, это была «Радиация Черенкова», но никаких систематических исследований феномена не проводилось, пока Маллет не описал эффект более подробно, заметив, что синий свет излучался из нескольких прозрачных объектов, когда поблизости находился источник радиации. Однако Маллет продолжил свое изучение, не пропуская поляризацию излучения и, что особенно важно, асимметрию излучения.

Вавилов попросил Тамма описать феномен теоретически, а также они с Франком помогали Черенкову в дальнейших исследованиях.

Черенкову с коллегами потребовалось много времени, чтобы найти правильное объяснение феномена. Наконец, в 1937 году Тамм вывел теорию, основанную на классической электродинамике, которая идеально совпала с экспериментальными данными по углу и интенсивности излучения Черенкова.

Данное явление крайне полезно для обнаружения частиц высокой энергии. Мы можем более подробно изучить траекторию движения частицы, количество энергии, которое она переносит, а также информацию о массе. Большое множество экспериментов, которые впоследствии приходили к нобелевской премии, были основаны на явлении Черенкова.

На сегодняшний день эффект Черенкова считается бесценным в области спектроскопии, а также в исследованиях космических лучей и других высокоскоростных частиц. Счетчики Черенкова – это специализированные инструменты, которые могут измерять скорость частиц, используя свет, излучаемый радиацией Черенкова. Они широко применяются учеными-экспериментаторами, изучающими физику элементарных частиц и ядерную физику. Устройства, известные как DIRC-счетчики, могут измерять угол (называемый углом Черенкова), в котором радиация Черенкова может наблюдаться, учитывая быстро движущиеся заряженные частицы, которые ее вызывают, которые часто используются для физических исследований. Черенковское излучение также применяется в регистрационных детекторах космических лучей для изучения широких атмосферных ливней [3].

В заключении хотелось бы подчеркнуть важность открытия излучения Черенкова для науки. Оно нашло самые разные применения на практике, начиная от получения массы частицы и заканчивая созданием датчиков для изучения широких атмосферных ливней.

Список литературы:

1. Губский Е. Ф. Лауреаты Нобелевской премии. Энциклопедия. – М.: Прогресс, 1992. – 1440 с.
2. Джелли Дж. Черенковское излучение и его применение. – М.: Букинистическое издание, 1960. – 336 с.
3. Болоздыня А. И. Ободовский И. М. Детекторы ионизирующих частиц и излучений. Принципы и применения: Учебное пособие. – М. : Интеллект, 2012. – 208 с.