КАК ОБОГНАТЬ СВЕТ? ЭФФЕКТ ВАВИЛОВА-ЧЕРЕНКОВА

КАК ОБОГНАТЬ СВЕТ? ЭФФЕКТ ВАВИЛОВА-ЧЕРЕНКОВА

Обогнать свет?

Возможно ли обогнать свет? Современная физика в лице специальной теории относительности утверждает, что скорость света в вакууме является предельной скоростью всех процессов и движений, сопровождаемых переносом энергии.

И если перевести это на нормальный человеческий язык, то ответ будет прост: «нет». Или все-таки возможно?

Да действительно, скорость света настолько велика, что даже ракета х 47м2 гиперзвукового ракетного комплекса “Кинжал” останемся далеко позади фотона. хотя скорости там приличные.

Дело в том, что любые наши попытки достижения световых скоростей упираются в увеличение массы, а это влечет за собой увеличение необходимой для разгона энергии вплоть до бесконечности.

А если добавить сюда изменение геометрических размеров, и то, что время остановится… По крайней мере так утверждает современная физика.

Но это только тогда, когда мы говорим о скорости света в вакууме. А что, если пойти на хитрость и замедлить сам свет? Ведь заведомо известно, что свет в прозрачных средах распространяется значительно медленнее.

Не думаю, что подобное коварство двигало советским ученым Павлом Алексеевичем Черенковым, тут скорее вмешался его величество случай.

Эффект Вавилова-Черенкова

Так в 1934 году Черенков обнаружил свечение голубого цвета, при облучении жидкостей гамма-лучами. По предположению Сергея Ивановича Вавилова, научного руководителя Черенкова, свечение вызвали выбитые из среды электроны. Но почему они светились?

На этот вопрос в 1937 году ответили советские физики Игорь Евгеньевич Тамм и Илья Михайлович Франк. Оказалось, что электроны двигались со скоростью, превышающей скорость в света в этой среде. В этом и крылась загадка излучения Черенкова, которое стали называть эффект Вавилова-Черенкова.

Движущийся электрон своим электромагнитным полем поляризует атомы среды вокруг себя, а возвращение поляризованного атома в исходное состояние приводит к излучению световых волн. Причем направление поляризации в атомах перед электроном и за ним противоположное, поэтому если электрон движется медленно, волны взаимоуничтожаются.

Но как оказалось, этого не происходит если скорость электрона превышает скорость света, так как вместе с ней она превышает и скорость распространения электромагнитного поля, вызывающего поляризацию. Проще говоря, атомы впереди электрона не поляризуются, а те, что остаются сзади спокойно себе светятся. Обратите внимание, светится не электрон, а поляризованные им атомы!!!

Классическим примером эффекта Вавилова-Черенкова является голубое свечение воды в ядерных реакторах.

Применение

Фронт волны черенковского излучения будет иметь форму конуса, подобно фронту ударной волны сверхзвукового истребителя. Зная угол в вершине образованного конуса можно легко и очень точно вычислить скорость нашего электрона.

Все это легло в основу черенковских детекторов, которые позволяют определять скорость, массу быстрых частиц, направление их движения и так далее.

За свое открытие Павел Алексеевич Черенков получил нобелевскую премию по физике в 1958 году. Так же нобелевскую премию получили И.М. Франк и И.Е. Тамм за научное объяснение этого явления.

Эффект Вавилова-Черенкова
Слева на право: И. Е. Тамм; И.М. Франк; С.И. Вавилов; П.А. Черенков.

ПС

Забавно, но в учебнике по физике за 11 класс Мякишева Буховцева Чаругина, в 11 упражнении, есть задание под цифрой три. Вернее будет сказать вопрос.

Может ли электрон в какой-либо среде двигаться со скоростью, превышающей скорость света в данной среде?

И если посмотреть в ответы к упражнению мы увидим, что оказывается не может. Видимо нобелевская премия Черенкову, Таму и Франку перепала на халяву.

Будьте внимательнее. Желаю всем счастья. До скорых встреч.

Дополнительная литература

  1. Излучение сверхсветовых частиц (Излучение Черенкова)
  2. Ракобольская И.В. Ядерная физика. М.- Издательство Московского университета, 1971. Глава 25 Излучение Вавилова-Черенкова
Foxford

Добавить комментарий