|
Меню сайта
Статистика
|
Поющие электроныПоющие электроныКогда я впервые заглянул в ядерный реактор «плавающего типа», т. е. в реактор, в котором урановые стержни погружены в воду, мое внимание привлекло яркое голубоватое свечение, окружавшее стержни. «Смотри, это черенковское излучение»,— сказал мне товарищ. Это излучение было открыто задолго до пуска первого реактора, в 1934 г. в Ленинграде, советским физиком Павлом Алексеевичем Черенковым. Атомы разреженных газов и нагретых твердых тел, поглощая какую-либо энергию, например световую, могут переходить в возбужденное состояние и отдавать эту энергию в виде светового излучения. Если от момента поглощения этой энергии атомом до его высвечивания проходит какое-то определенное время, то излучение называется люминесценцией. Изучая люминесценцию солей урана под действием g-лучей радия, Черенков обратил внимание, что так же, хотя и значительно слабее, светится вода, в которой этих солей нет. Сначала он предположил, что свечение происходит за счет находящихся в жидкости примесей. Но контрольные опыты не подтвердили это предположение: под действием g-лучей одинаково светились любые чистые жидкости. Кроме того, люминесценцию обычно можно «потушить», добавляя в жидкость некоторые соединения, например йодистый калий или азотнокислое серебро. Но излучение, открытое Черенковым, «потушить» не удавалось. Следовательно, это было совсем не люминесценцией. И надо было установить: какова же природа этого излучения? Гамма-лучи — такие же электромагнитные колебания, как и свет. Только энергия g-кванта, например, испускаемого радием, превосходит энергию кванта зеленого света в сотни тысяч раз. Проходя через вещество, g-кванты передают его электронам часть своей энергии, и электроны начинают двигаться с большой скоростью. Может быть, таким движением электронов и создается свечение жидкости? Можно изменить направление движения электронов, например, с помощью магнитного поля. Дальнейшие опыты Черенкова показали, что свечение сильно зависит от направления магнитного поля, пронизывающего исследуемую жидкость (рис. 20). Значит, свечение вызвано электронами. Акад. С. И. Вавилов, руководивший работами Черенкова, предложил объяснить свечение облучаемой жидкости торможением электрического заряда в веществе. Уменьшение скорости заряда изменяет его электромагнитное поле, а изменение поля всегда сопровождается излучением. Но это предположение не подтвердилось. Расчеты давали величину яркости в сотни раз меньшую, чем опыты. Кроме того, тормозное излучение сильно зависит от атомного номера жидкости, в которой тормозится электрон, а опыты показали, что яркость излучения, открытого Черенковым, не зависит от этого атомного номера. Так ученые убедились, что это свечение — новый, еще неизвестный вид излучения света. Полет равномерно движущейся пули сопровождается свистом. Пуля «поет», когда летит в воздухе быстрее скорости звука, т. е. со скоростью большей, чем 330 м/сек. Если скорость пули меньше 330 м/сек, она летит бесшумно (см. статьи «Крылатый полет» и «Звук»). Обозначим скорость пули и скорость звука буквами v и u. Каждая точка траектории пули — источник гармонических колебаний, распространяющихся со скоростью u. Из точки А в точку С (рис. 21) звуковые колебания дойдут за время
а из точки В — за время
 Но в точке B они возникли позднее на время  Таким образом, колебания, пришедшие из точки В, отстанут от колебаний, пришедших из точки А, на время τ:  Если v меньше u, то колебания, складываясь, погасятся и пуля «петь» не будет. Если же v больше u, то фронт звуковой волны будет распространяться под углом θ к направлению полета пули. Этот угол определится из условия:  Все это справедливо не только для звуковых волн, но для любых других, в том числе и для электромагнитных волн. Когда в веществе движется с постоянной скоростью электрон, то в каждой точке его траектории возникают электромагнитные волны.  Если скорость электрона меньше, чем скорость распространения электромагнитных колебаний, то волны в результате интерференции погасятся, так же как и при полете пули в воздухе. Чтобы электроны «пели», т. е. чтобы за счет их движения в веществе генерировался свет, нужно, чтобы скорость их была больше скорости света.Но ведь скорость света — предел, через который не может перейти никакая движущаяся частица. Да, это так. Но это справедливо только в пустоте. В веществе скорость света равна
— показатель преломления, с — скорость света в вакууме). Поэтому электрон, получив от γ-кванта радия достаточную энергию, может двигаться со скоростью большей, чем
Гамма-лучи радия разгоняют электрон до 250 000 км/сек. Показатель преломления у воды 1,333, следовательно, Получается, что электрон может двигаться в веществе быстрее, чем распространяется в том же веществе свет. Так в 1937 г. объяснили свечение Черенкова советские физики И. Е. Тамм и И. М. Франк. Опыты подтвердили все их теоретические выводы. Эта теория помогла выяснить и высчитать многие характеристики излучения: угол излучения электрона к траектории его полета, интенсивность излучения, зависимость излучения от скорости электрона, его спектральный состав. В наше время эффект Вавилова — Черенкова открыл новые пути в исследованиях процессов, протекающих под действием ядерных частиц с высокой энергией; на его основе созданы, например, регистраторы таких частиц. Физики во всем мире изучают в лабораториях это удивительное излучение.
|
ПОИСК
Block title
|
