Детская энциклопедия

Меню сайта











Поющие электроны

Когда 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,



=225000 км/сек.

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.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016