V-kosmose.com

Эффект Вавилова-Черенкова

Астрономия > Эффект Вавилова-Черенкова

Эффект Вавилова-Черенкова

Эффект Вавилова-Черенкова – свечение в прозрачной среде от заряженной частицы. Узнайте, как был открыт эффект, как происходит рассеивание света, формула.

Его еще называют черенсковским излучением в честь русского физика Павла Черенкова, который в 1934 году детально изучил это явление. В 1958 году ему вручили Нобелевскую премию за эту работу.

Мы знаем, что ничто не сравнится со скоростью света… в условиях вакуума. Если же проводить исследования в воде, стекле или воздухе, то скорость света уступает. Тогда что будет, если стремительный протон космического излучения, превышающий скорость света в воде или воздухе, попадет в земную атмосферу? В этом случае он выработает световой поток в конусообразной форме. Это словно звуковой взрыв. Именно этот свет и называют черенковским излучением.

Спектр такого излучения не прерывается, а интенсивность растет с частотой. Именно это придает ему насыщенный синий цвет.

Наиболее известным астрономическим применением эффекта было в ICAT, вроде CANGAROO (в Австралии), H.E.S.S. (в знак уважения первопроходцу в изучении космических лучей Виктору Гессу) и VERITAS. Высокоэнергетический гамма-луч (превышает несколько ГэВ) врезается в атмосферу, из-за чего формируется пара электрон-позитрон. Это создает своеобразный воздушный душ – всплеск черенковского излучения, длящийся несколько наносекунд. Этот короткий промежуток улавливается ICAT.

Излучение Вавилова-Черенкова хорошо изучено, поэтому эти конкретные всплески можно отличить от тех, что создаются протонами. Если подключить к наблюдениям несколько телескопов сразу, то можно усилить источник.

Чем больше энергии у частички космического луча, тем ярче «ливень» она производит. Поэтому для исследования наиболее энергетически богатых лучей вам понадобятся детекторы космических лучей, рассеянные на большой площади. Это именно то, чем является Космическая лучевая обсерватория Пьера Оже. Его детекторы – резервуары с водой и фотоумножителями.

Но наиболее продвинутым механизмом по использованию этого эффекта выступает IceCube. Ему удается находить  эффект Вавилова-Черенкова, который создает мюоны в арктическом льду, движущиеся вверх. Они формируются из-за крайне редких контактов мюонных нейтрино с водородом или ядрами кислорода (в ледяном покрове).