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Cherenkov-Effekt im Herzen von a TRIGAO-Reaktor

Durch die Cherenkov-Effekt entwickelt elektromagnetische Strahlung wie ein elektrisch geladenes Partikel breitet sich durch ein Medium mit einer Geschwindigkeit aus, die größer ist als die Phasengeschwindigkeit von dem Licht in diesem Medium. Diese Cherenkov-Strahlung (auch Čerenkov-Strahlung, Cerenkov-Strahlung oder Cherenkov-Strahlung genannt) ist auf Fotos von Kernreaktoren, wo ein blaues Leuchten deutlich sichtbar ist. Der Effekt ist benannt nach Pavel Cherenkov, das Physiker das in 1958 das Nobelpreis für Physik für die Entdeckung dieses Effekts erhalten.

Der Ursprung dieser Strahlung mag auf den ersten Blick seltsam klingen, da im Relativitätstheorie von Einstein Es wird postuliert, dass nichts schneller ist als das Licht (c) kann gehen. Dies gilt jedoch nur im Vakuum. Muss sich Licht durch Materie ausbreiten, verringert sich die Geschwindigkeit makroskopisch, manchmal sogar erheblich. So ist im Wasser mit Brechungsindex 1,33 beträgt die Lichtgeschwindigkeit nur 1/1,33 = 0,75 mal die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Dies liegt an den immer wieder auftretenden sehr kurzlebigen Wechselwirkungen des Lichts mit den Wassermolekülen.

Solange die hochenergetischen Teilchen die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten, heben sich die bei Wechselwirkungen gebildeten Photonen gegenseitig auf, bewegt sich ein Teilchen jedoch schneller, a kohärent Wellenfront gebildet. Die Strahlung wird kegelförmig hinter dem Teilchen gelenkt. Der Öffnungswinkel des Kegels ist umso kleiner, je schneller sich das Teilchen bewegt.

β ist die Geschwindigkeit des Teilchens relativ zur Lichtgeschwindigkeit c und nein ist der Brechungsindex des Materials. Aus der Abbildung folgt: ${displaystyle cosheta={frac {1}{n eta }}}$ In diesem theoretischen Fall gibt es keine Streuung, also keinen Unterschied in nein für verschiedene Wellenlängen in Brechungsindex

Der Kegel kohärenter Photonen ähnelt dem Schallkegel, der durch ein Flugzeug oder eine Kugel entsteht, die sich schneller als Schall bewegt. Die Cherenkov-Strahlung hat ein kontinuierliches Spektrum mit einem Maximum im ultraviolett bei höheren Frequenzen zunimmt, aber da der Brechungsindex bei kürzeren Wellenlängen weiter abnimmt, ist er bei sehr hohen Frequenzen begrenzt. Das menschliche Auge nimmt nur die violette und blaue Strahlung wahr. Da die Empfindlichkeit des Auges gegenüber violetter Strahlung im Vergleich zu blau gering ist, nehmen wir die Cherenkov-Strahlung als blau wahr. Wenn wir die Strahlung mit dem Auge beobachten können, zeigt dies eine hohe Aktivität an, da der größte Teil als unsichtbare Strahlung freigesetzt wird.Die Menge der Cherenkov-Strahlung ist proportional zur Anzahl der geladenen Teilchen und deren Energie. Die pro Längeneinheit freigesetzte Energiemenge wird beschrieben durch Frank-Tammformel.

Die Strahlung wird auch zum Nachweis von Neutrino's: siehe Super Kamiokande.

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