Излучение фантастика луч ожог ассоциации

Ïðèâåò, Ïèêàáó!

×àñòî â îêîëîàòîìíûõ ïîñòàõ âèæó ìíîãî âîïðîñîâ òèïà «À ÷òî òàêîå ðàäèàöèÿ», «Êàê îíà ðàáîòàåò», «Îòêóäà îíà áåðåòñÿ», «Êàê îíà èçìåðÿåòñÿ», è ïðî÷åå ïîäîáíîå. Íó, è íå óäåðæàëñÿ.

Ïîïðîáóþ èíòåðåñíî è êðàòêî î íåé ðàññêàçàòü. Ïîãíàëè!

Ðàäèàöèÿ, êîòîðàÿ ïðèõîäèò íà óì ïðè óïîìèíàíèè ×åðíîáûëÿ, Ôóêóñèìû, ÿäåðíûõ áîìá è àòîìíûõ óñòàíîâîê, íàçûâàåòñÿ, åñëè áûòü òî÷íûì, «èîíèçèðóþùèì èçëó÷åíèåì«.

Îá ýòîì òåðìèíå ìû è ïîãîâîðèì ïîäðîáíåå.

Ðàçäåë ïåðâûé. ×òî òàêîå èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå, êàêèì îíî áûâàåò è îòêóäà îíî áåð¸òñÿ?

Íà÷íåì ñ îïèñàíèÿ òåðìèíà.

Èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå — ýòî ïîòîêè ôîòîíîâ, ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö è àòîìíûõ ÿäåð, êîòîðûå ñïîñîáíû èîíèçèðîâàòü âåùåñòâî, â êîòîðîå îíè ïîïàäàþò.

Íà âñÿêèé ñëó÷àé óòî÷íþ, õîòÿ ôîòîí — ýòî è ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà, è âîëíà îäíîâðåìåííî, íî â ïîñòå ôîòîííîå èçëó÷åíèå áóäó ñ÷èòàòü îòäåëüíûì âèäîì èçëó÷åíèÿ, òàê ïðîùå îáúÿñíÿòü.

Äëÿ òåõ, êòî çàïàìÿòîâàë, èîíèçàöèÿ — ïðîöåññ, ïðè êîòîðîì íåéòðàëüíûé ïî ñâîåìó çàðÿäó àòîì èëè ìîëåêóëà ïðåâðàùàåòñÿ â îòðèöàòåëüíî èëè ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûé èîí.

Îáúÿñíÿÿ íà ïàëüöàõ — åñëè íàø ïîòîê ôîòîíîâ, ÷àñòèö èëè ÿäåð ñïîñîáåí ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ âåùåñòâîì âûáèâàòü ýëåêòðîíû èëè ïîçèòðîíû èç åãî àòîìîâ, òî ýòîò ïîòîê ñ÷èòàåòñÿ èîíèçèðóþùèì èçëó÷åíèåì.

Îòêóäà æå íà Çåìëå áåðåòñÿ èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå? Êàê ãîâîðèòñÿ â èçâåñòíîì àíåêäîòå, åñòü äâà ïóòÿ.

Ïåðâûé ïóòü — ïðèðîäíûå èñòî÷íèêè. Îñíîâíûå èç íèõ òàêèå:

• Ñïîíòàííûé ðàñïàä ÿäåð óæå ñóùåñòâóþùèõ â ïðèðîäå ðàäèîàêòèâíûõ âåùåñòâ. Áàíàëüíûé ïðèìåð — èçîòîï êàëèÿ-40, êîòîðûé íà Çåìëå (âåðíåå, åùå äî îáðàçîâàíèÿ Çåìëè) îáðàçîâàëñÿ 4,54 ìèëëèàðäà ëåò íàçàä è ðàñïàäàåòñÿ ïîòèõîíüêó äî ñèõ ïîð.

Èëè æå èçîòîï óãëåðîäà-14, êîòîðûé ïîñòîÿííî îáðàçóåòñÿ â àòìîñôåðå èç ÿäåð àòîìîâ àçîòà ïîä âîçäåéñòâèåì êîñìè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ.

Ðàäèîàêòèâíûé ãàç ðàäîí, êîòîðûé åñòü ïî÷òè âåçäå — òîæå ïðèðîäíûé èñòî÷íèê èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ.

• Ëó÷è íàøåãî Ñîëíöà. Èç-çà ïîñòîÿííî ïðîèñõîäÿùåé âíóòðè íàøåãî ñâåòèëà òåðìîÿäåðíîé ðåàêöèè èç Ñîëíöà ïîñòîÿííî èñõîäÿò ìîùíûå ïîòîêè ôîòîíîâ ðàçëè÷íîé ýíåðãèè. Ïóñòü äî ïîâåðõíîñòè Çåìëè äîõîäèò ëèøü ìèçåðíàÿ ÷àñòü ýòîãî èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ, íî âêëàä â ïðèðîäíûé ôîí åñòü, ñ ýòèì íå ïîñïîðèòü. Ñîëíöå èçëó÷àåò åùå è ÷àñòèöû, êîòîðûé òàêæå âíîñÿò âêëàä â ïðèðîäíûé óðîâåíü èçëó÷åíèÿ íà Çåìëå.

• Êîñìè÷åñêîå èçëó÷åíèå. Ýòî èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå ðàçíîãî ðîäà, êîòîðîå áûëî ðîæäåíî â êîñìîñå. Õàðàêòåðèçóåòñÿ îáû÷íî áîëüøèìè ýíåðãèÿìè, äåëèòñÿ íà ïåðâè÷íîå èçëó÷åíèå, êîòîðîå íàïðÿìóþ ïðèëåòåëî íà Çåìëþ èç êîñìîñà, è íà âòîðè÷íîå èçëó÷åíèå, êîòîðîå ðîäèëîñü óæå â íàøåé àòìîñôåðå èç-çà å¸ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïåðâè÷íûì èçëó÷åíèåì.

Âòîðîé ïóòü — òåõíîãåííûå èñòî÷íèêè.

Òóò âñ¸ áàíàëüíî äî áåçîáðàçèÿ:

• Èñêóññòâåííûå ðàäèîíóêëèäû. Ýòî âñ¸ òî, ÷òî ïîÿâèëîñü íà Çåìëå êàê ðåçóëüòàò äåÿòåëüíîñòè ÷åëîâåêà. Ýòî è ñïåöèàëüíî ïîëó÷åííûå ðàäèîíóêëèäû, êàê ïðèìåð — íàðàáîòàííûå ðàäèîàêòèâíûå èçîòîïû éîäà è êîáàëüòà äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðàäèîäèàãíîñòèêè â ìåäèöèíå, èëè æå èçîòîïû ñòðîíöèÿ è öåçèÿ äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ïðîìûøëåííîñòè.

Òàêæå ýòî è ðàäèîíóêëèäû, êîòîðûå ïîïàëè â îêðóæàþùóþ ñðåäó â ðåçóëüòàòå ÿäåðíûõ èñïûòàíèé, àâàðèé íà àòîìíûõ óñòàíîâêàõ, êàê ðàäèîàêòèâíûå ñáðîñû è âûáðîñû ïðåäïðèÿòèé ÿäåðíîé è íå òîëüêî ïðîìûøëåííîñòè.

• ßäåðíûå ðåàêòîðû è óñòàíîâêè — òîæå èñòî÷íèêè èçëó÷åíèÿ.  ïðîöåññå ðàáîòû ðåàêòîðà ïîñòîÿííî ïðîèñõîäÿò ÿäåðíûå ðåàêöèè äåëåíèÿ â îãðîìíîì êîëè÷åñòâå, ðàäèîàêòèâíûé ðàñïàä îñêîëêîâ äåëåíèÿ… Ðåàêòîð — ýòî òîò åùå êîòåë ñ èîíèçèðóþùèì èçëó÷åíèåì ðàçíîãî âèäà âíóòðå.

• Óñêîðèòåëè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö òàêæå ãåíåðèðóþò ïîòîêè ÷àñòèö ðàçíûõ âèäîâ. Ðåíòãåíîâñêèé àïïàðàò, à âåðíåå, ðåíòãåíîâñêàÿ òðóáêà, ÿâëÿåòñÿ ôàêòè÷åñêè ìèíè-óñêîðèòåëåì ýëåêòðîíîâ, à ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå — «ïîáî÷íûé» ïðîäóêò îò ðàáîòû òàêîãî óñêîðèòåëÿ.

Îòêóäà âîîáùå áåðåòñÿ ðàäèàöèÿ ñòàëî, íàäåþñü, ïîíÿòíî. Òåïåðü çàéìåìñÿ äðóãèìè âîïðîñàìè.

Êàêàÿ ïðèðîäà ó èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ? Êàêîå îíî áûâàåò?

Âî-ïåðâûõ — ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå. Ãàììà è ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå — ýòî ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå, òå æå ôîòîíû, ñ ðàçíûìè äëèíàìè âîëí. Ó ãàììà-ëó÷åé äëèíà âîëíû ìåíüøå, ÷åì ó ðåíòãåíîâñêèõ, â ýòîì è ðàçëè÷èå. Âîò ñõåìà èç Âèêè, äëÿ ïîíèìàíèÿ.

Âî-âòîðûõ, åñëè ãîâîðèòü óæå î ïîòîêàõ ÷àñòèö, òî òàêîå èçëó÷åíèå òîæå áûâàåò ðàçíûì.

Àëüôà-÷àñòèöû — ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûå ÿäðà àòîìà ãåëèÿ. Áåòà-÷àñòèöû — ëåòàþùèå îòäåëüíî ýëåêòðîíû èëè ïîçèòðîíû. Íåéòðîíû, ïðîòîíû, äðóãèå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû è äàæå îòäåëüíûå ÿäðà, êîòîðûå âîçíèêàþò è ïåðåìåùàþòñÿ ïîñëå ðåàêöèè äåëåíèÿ — òîæå èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå.

Ñ òåì îòêóäà áåðåòñÿ èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå è êàêîå îíî áûâàåò — çàêîí÷èëè.
Òåïåðü íàäî ïîíÿòü, ïî÷åìó ðàäèàöèÿ îïàñíà äëÿ æèâûõ ñóùåñòâ.

Ðàçäåë âòîðîé. Êàê ðàäèàöèÿ âîçäåéñòâóåò íà ÷åëîâåêà?

Ðàäèîáèîëîãèÿ è èçó÷åíèå âîçäåéñòâèÿ èçëó÷åíèÿ íà ÷åëîâåêà ýòî ñëîæíàÿ è äî êîíöà íå èçó÷åííàÿ îáëàñòü íàóêè, â êîòîðîé ÿ ê òîìó æå íå î÷åíü Êîïåíãàãåí. Ïîýòîìó òóò áóäó êðàòîê è îñòîðîæåí.

Âî-ïåðâûõ, ðàäèàöèÿ äåéñòâóåò íàïðÿìóþ íà ìîëåêóëû, èç êîòîðûõ ñîñòîÿò íàøè êëåòêè.

Ýòî ïðèâîäèò ê ïîâðåæäåíèþ ÿäåð êëåòîê, õðîìîñîì, äðóãèõ îðãàíåëë.

Óæå ýòè ïîâðåæäåíèÿ â äàëüíåéøåì ìîãóò ïðèâåñòè ê ãèáåëè êëåòêè, ê å¸ íåïðàâèëüíîìó äåëåíèþ â äàëüíåéøåì, ìóòàöèè, èëè æå ê ãèáåëè êëåòêè â öåëîì. Òàêæå ïîâðåæäåííàÿ êëåòêà ìîæåò òðàíñôîðìèðîâàòüñÿ â çëîêà÷åñòâåííóþ.

Âî-âòîðûõ, ðàäèàöèÿ äåéñòâóåò êîñâåííî — èç-çà èîíèçàöèè âîäà â îðãàíèçìå ïîäâåðãàåòñÿ ðàäèîëèçó, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü ìåøàåò ïðàâèëüíîìó ïðîòåêàíèþ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â îðãàíèçìå.

×òî êàñàåòñÿ âîçäåéñòâèÿ ðàçíûõ äîç èçëó÷åíèÿ íà ÷åëîâåêà, òî òóò òîæå åñòü îïðåäåëåííîå äåëåíèå.

Ýôôåêòû îò ðàäèàöèè äåëÿòñÿ íà ñòîõàñòè÷åñêèå è äåòåðìèíèðîâàííûå.

Ñòîõàñòè÷åñêèå — êîãäà ïðÿìîé çàâèñèìîñòè êîëè÷åñòâà íàíåñåííîãî âðåäà îò äîçû íåò. Óâåëè÷åíèå äîçû ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ âåðîÿòíîñòè íàñòóïëåíèÿ ïîñëåäñòâèé. Ïðèìåðû òàêèõ ýôôåêòîâ — ëåéêîçû, îïóõîëè, ãåíåòè÷åñêèå èçìåíåíèÿ.

Òÿæåñòü âðåäà äåòåðìèíèðîâàííûõ ýôôåêòîâ ðàäèàöèè, íàîáîðîò, íàïðÿìóþ çàâèñèò îò ïîëó÷åííîé äîçû. Äî îïðåäåëåííîãî ïîðîãà ìû âîîáùå ìîæåì íå áîÿòüñÿ äåòåðìèíèðîâàííûõ ïîñëåäñòâèé. Ïðèìåðû — ëó÷åâàÿ áîëåçíü ðàçíûõ ñòåïåíåé òÿæåñòè, ëó÷åâûå îæîãè êîæè, ñòåðèëèçàöèÿ.

Ñóùåñòâóåò èíòåðåñíàÿ òåîðèÿ ïîä íàçâàíèåì «ðàäèàöèîííûé ãîðìåçèñ», êîòîðàÿ ãîâîðèò, ÷òî ìàëûå äîçû ðàäèàöèè íå òîëüêî íå âðåäÿò îðãàíèçìó, íî íàîáîðîò, ñòèìóëèðóþò îðãàíèçì è ìîãóò áûòü äàæå ïîëåçíû. Çíà÷èìûõ ïîäòâåðæäåíèé ýòîé òåîðèè ÿ ëè÷íî íå íàõîäèë è íå ñàì âèäåë, íî âåðèòü â íå¸ õî÷åòñÿ 🙂

Ðàçäåë òðåòèé. Åäèíèöû èçìåðåíèÿ ðàäèàöèè.

Îõ, ñ ìîìåíòà îòêðûòèÿ ðàäèàöèè ñîçäàí öåëûé çîîïàðê åäèíèö èçìåðåíèÿ. Îíè ïåðåìåøèâàëèñü, çàìåíÿëèñü, ìåøàëè äðóã äðóãó, è â èòîãå ìû èìååì âîò ÷òî:

Àêòèâíîñòü ðàäèîíóêëèäà — õàðàêòåðèçóåò êîëè÷åñòâî ðàäèîàêòèâíûõ ðàñïàäîâ â åäèíèöó âðåìåíè. Åñëè ïðîùå — òî ïîêàçûâàåò êàê áûñòðî ðàñïàäàåòñÿ òî èëè èíîå âåùåñòâî.

 ñèñòåìå ÑÈ èçìåðÿåòñÿ â áåêêåðåëÿõ (Áê).

Îäèí Áê = îäíîìó ðàñïàäó â ñåêóíäó (1 ðàñï/ñ).

Âíåñèñòåìíàÿ åäèíèöà èçìåðåíèÿ — êþðè (Êè).

Îäèí 1 Êè = 3.7·10^10 Áê.

Ìèíóòêà èñòîðèè — åäèíèöà èçìåðåíèÿ «êþðè» áûëà îïðåäåëåíà ïåðâîíà÷àëüíî (â 1910 ãîäó) êàê àêòèâíîñòü ðàäîíà-222, íàõîäÿùåãîñÿ â ðàäèîàêòèâíîì ðàâíîâåñèè ñ îäíèì ãðàììîì ðàäèÿ-226.

Óæå ïîòîì å¸ íàìåðòâî ïðèâÿçàëè ê ÷èñëó â áåêêåðåëÿõ.

Íó è äëÿ òåõ, êîìó õî÷åòñÿ åùå ëó÷øå âñïîìíèòü ôèçèêó — çàêîí ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà.

Ýêñïîçèöèîííàÿ äîçà — óæå íå èñïîëüçóþùàÿñÿ õàðàêòåðèñòèêà èñêëþ÷èòåëüíî ôîòîííîãî èçëó÷åíèÿ. Ìåðà èîíèçàöèè âîçäóõà ãàììà è ðåíòãåíîâñêèì èçëó÷åíèåì.

Îïðåäåëÿåòñÿ êàê îòíîøåíèå ñóììàðíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà èîíîâ îäíîãî çíàêà, îáðàçîâàííûõ ïîñëå ïîëíîãî òîðìîæåíèÿ â âîçäóõå ýëåêòðîíîâ è ïîçèòðîíîâ, îñâîáîæäåííûõ èëè ïîðîæäåííûõ ôîòîíàìè â ýëåìåíòàðíîì îáúåìå âîçäóõà, ê ìàññå âîçäóõà â ýòîì îáúåìå (ÿ òîæå ñëîìàë ìîçã, ÷èòàÿ ýòî â ïåðâûé ðàç).

 ñèñòåìå ÑÈ èçìåðÿåòñÿ â êóëîíàõ íà êèëîãðàìì (Êë/êã).

Âíåñèñòåìíàÿ åäèíèöà èçìåðåíèÿ — âñåì çíàêîìûé ðåíòãåí (Ð).

Îäèí Êë/êã = 3.88·10^3 Ð.

Ïîãëîùåííàÿ äîçà — âåëè÷èíà ýíåðãèè èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ, ïåðåäàííàÿ âåùåñòâó.

Âûðàæàåòñÿ êàê îòíîøåíèå ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ, ïîãëîù¸ííîé â äàííîì îáú¸ìå, ê ìàññå âåùåñòâà â ýòîì îáú¸ìå.
 ñèñòåìå ÑÈ èçìåðÿåòñÿ â ãðåÿõ (Ãð).

Îäèí ãðåé ðàâåí îäíîìó äæîóëþ íà êèëîãðàìì (Äæ/êã).

Âíåñèñòåìíàÿ åäèíèöà èçìåðåíèÿ — ðàä (îáîçíà÷åíèå — òîæå «ðàä», êàê íè ñòðàííî).

1 ðàä = 1·10^-2 Ãð.

Ýêâèâàëåíòíàÿ äîçà õàðàêòåðèçóåò ïîãëîù¸ííóþ äîçó â òêàíè èëè îðãàíå, óìíîæåííóþ íà âçâåøèâàþùèé êîýôôèöèåíò äàííîãî âèäà èçëó÷åíèÿ, îòðàæàþùèé ñïîñîáíîñòü èçëó÷åíèÿ ïîâðåæäàòü òêàíè îðãàíèçìà.

Òàêîé êîýôôèöèåíò äëÿ ãàììà, ðåíòãåíîâñêîãî è áåòà èçëó÷åíèÿ ðàâåí åäèíèöå. Äëÿ ïðîòîíîâ ðàâåí äâóì, õîòÿ ìàëîâåðîÿòíî, ÷òî ýòà èíôîðìàöèÿ âàì ïðèãîäèòñÿ, âû âðÿä ëè âñòðåòèòå ïðîòîííîå èçëó÷åíèå íà óëèöå. Äëÿ íåéòðîíîâ âñ¸ åùå èíòåðåñíåå — êîýôôèöèåíò çàâèñèò åùå è îò ýíåðãèè íåéòðîíà, âëåòàþùåãî â ÷åëîâåêà. Ñàìîå îïàñíîå ïîëó÷èòü äîçó ÿäðàìè — îñêîëêàìè äåëåíèÿ, êîýôôèöèåíò òóò ðàâåí äâàäöàòè.

 ñèñòåìå ÑÈ ýêâèâàëåíòíàÿ äîçà èçìåðÿåòñÿ â çèâåðòàõ (Çâ).
Âíåñèñòåìíàÿ åäèíèöà íàçûâàåòñÿ áýð (ñîêðàùåíèå îò «áèîëîãè÷åñêèé ýêâèâàëåíò ðåíòãåíà»).

1 áýð = 0,01 Çâ.

Âàæíî! Ðåíòãåíû è çèâåðòû — åäèíèöû èçìåðåíèÿ ðàçëè÷íûõ âåëè÷èí — ýêñïîçèöèîííîé è ýêâèâàëåíòíîé äîçû. Ïåðåâîäèòü èõ äðóã â äðóãà ïðîñòî òàê íåëüçÿ. Ïðè äèâàííûõ èçìåðåíèÿõ èíîãäà ïðèíèìàåòñÿ, êîíå÷íî, ÷òî 100 Ð = 1 Çâ, íî äåëàòü òàê â íàó÷íûõ èëè ïðîèçâîäñòâåííûõ öåëÿõ íåëüçÿ.

Ýòî îñíîâíûå èñïîëüçóåìûå ñåé÷àñ âåëè÷èíû. Åñòü åùå äðóãèå, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ ëèáî â î÷åíü óçêèõ ñôåðàõ äåÿòåëüíîñòè, ëèáî èñïîëüçîâàëèñü ñëèøêîì äàâíî è íåäîëãî, ñ íèìè âû âðÿä ëè ñòîëêíåòåñü â áûòîâîé æèçíè.

Ïðî ñàìî èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå — íà ñåãîäíÿ âñ¸.

×èòàéòå ýòîò ïîñò, çíàéòå è çàïîìèíàéòå îñíîâû, âåäü â ñëåäóþùåì ïîñòå ÿ ðàññêàæó î ïðåäåëüíî äîïóñòèìûõ äîçàõ îáëó÷åíèÿ äëÿ íàñåëåíèÿ îò òåõíîãåííûõ èñòî÷íèêîâ â Ðîññèè, î äîçàõ, êîòîðûå ìû âñå ïîëó÷àåì åæåãîäíî îò ïðèðîäíûõ è òåõíîãåííûõ èñòî÷íèêîâ, áóäåò íåìíîãî èíôîðìàöèè î äîçèìåòðèè è îá èíòåðåñíîé ñèñòåìå ÀÑÊÐÎ â ðåãèîíàõ. Íó è ïðèâåäó ïàðî÷êó ïðèìåðîâ èç ñâîåé ðàáîòû íà ÀÝÑ.

Ñïàñèáî çà âíèìàíèå, îñòàâàéòåñü ñ íàìè!

Èñòî÷íèêè êàðòèíîê äëÿ ïîñòà — Âèêè è îáðàçîâàòåëüíûé çàðóáåæíûé ñàéò. Ñïàñèáî èì!

Эффе́кт Вави́лова — Черенко́ва, эффе́кт Черенко́ва, излуче́ние Вави́лова — Черенко́ва, черенко́вское излуче́ние — свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, движущейся со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде[1].

В 1958 году Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк были удостоены Нобелевской премии по физике с формулировкой: «За открытие и истолкование эффекта Черенкова».

Детекторы, регистрирующие черенковское излучение, широко используются в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей и направлений движения. Если известна масса порождающих черенковское излучение частиц, то сразу определяется их кинетическая энергия.

История открытия[править | править код]

В 1934 году Павел Черенков, выполняя в лаборатории С. И. Вавилова исследования люминесценции жидкостей под воздействием гамма-излучения, обнаружил слабое голубое излучение неизвестной природы. Позже было установлено, что это свечение вызывается электронами, движущимися со скоростями, превышающими фазовую скорость света в среде. Быстрые электроны выбиваются из электронных оболочек атомов среды гамма-излучением.

Уже первые эксперименты Черенкова, предпринятые по инициативе С. И. Вавилова, выявили ряд необъяснимых особенностей излучения: свечение наблюдается у всех прозрачных жидкостей, причём яркость мало зависит от их химического состава и химической природы, излучение поляризовано с преимущественным направлением электрического вектора вдоль направления распространения частиц, при этом в отличие от люминесценции не наблюдается ни температурного, ни примесного тушения. На основании этих данных Вавиловым было сделано основополагающее утверждение, что обнаруженное явление — не является люминесценцией, а свет излучают движущиеся в жидкости быстрые электроны.

Теоретическое объяснение явления было дано И. Таммом и И. Франком в 1937 году.

В 1958 году Черенков, Тамм и Франк были награждены Нобелевской премией по физике «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». Манне Сигбан из Шведской королевской академии наук в своей речи на церемонии вручения премии отметил, что «Открытие явления, ныне известного как эффект Черенкова, представляет собой интересный пример того, как относительно простое физическое наблюдение при правильном подходе может привести к важным открытиям и проложить новые пути для дальнейших исследований».

Механизм возникновения и направление распространения излучения[править | править код]

Теория относительности гласит: ни одно материальное тело, включая быстрые элементарные частицы с высокими энергиями, не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме.

Но в оптически прозрачных средах скорость быстрых заряженных частиц может быть больше фазовой скорости света в этой среде. Действительно, фазовая скорость света в среде равна скорости света в вакууме , делённой на показатель преломления среды : . При этом вода, например, имеет показатель преломления 1,33, а показатели преломления различных марок оптических стёкол лежат в пределах от 1,43 до 2,1. Соответственно, фазовая скорость света в таких средах составляет 50—75 % от скорости света в вакууме. Поэтому оказывается, что релятивистские частицы, скорость которых близка к скорости света в вакууме, движутся в таких средах со скоростью, превосходящей фазовую скорость света.

Возникновение излучения Черенкова аналогично возникновению ударной волны в виде конуса Маха от тела, движущегося со сверхзвуковой скоростью в газе или жидкости, например, ударная конусообразная волна в воздухе от сверхзвукового самолёта или пули.

Пояснить это явление можно по аналогии с волнами Гюйгенса, из каждой точки вдоль траектории движения быстрой частицы исходит сферический фронт световой волны, распространяющийся по среде со скоростью света в этой среде, причём каждая следующая сферическая волна испускается из следующей точки на пути движения частицы. Если частица движется быстрее скорости распространения света в среде, то она обгоняет световые волны. Совокупность касательных прямых к сферическим волновым фронтам, проведённых из точки проходящей через частицу образуют круговой конус — волновой фронт излучения Черенкова.

Угол при вершине конуса зависит от скорости частицы и от скорости света в среде:

где:  — половина угла при вершине конуса;
 — скорость света в вакууме;
 — скорость частицы.
 — показатель преломления.

Таким образом, угол раскрытия конуса излучения Черенкова позволяет определить скорость частицы. Угол раскрытия измеряют с помощью какой-либо оптической системы, на этом принципе работают черенковские детекторы релятивистских частиц.

Интересные следствия[править | править код]

• Распространённое представление о том, что на больших глубинах в океане царит полный мрак, так как свет с поверхности туда не доходит, является ошибочным. Как следствие распада радиоактивных изотопов в океанской воде, в частности, калия-40, даже на больших глубинах вода слабо светится из-за эффекта Вавилова — Черенкова[2]. Существуют гипотезы, что большие глаза нужны глубоководным созданиям затем, чтобы видеть при столь слабом освещении.
• На образование излучения, испускаемого частицей, затрачивается её кинетическая энергия, соответственно, в процессе излучения скорость частицы уменьшается.

См. также[править | править код]

• Черенковский детектор
• Конус Маха
• Переходное излучение

Примечания[править | править код]