tsjerenkovstråling

Einsteins relativitetsteori innebærer at ingen partikler kan bevege seg raskere enn lyshastigheten i vakuum, c. I et stoff, derimot, forplanter lyset seg med hastighet c/n, der n er brytningsindeksen til stoffet. Dermed blir det mulig for en partikkel å ha større hastighet enn lyset. Da oppstår en sjokkbølge (se figur), på samme måte som det dannes en sjokkbølge fra et fly som går fortere enn lyden (overlydsfly).

Hvis en elektrisk ladet partikkel kommer inn i et stoff med en hastighet nær c, vil den ikke miste hastighet med en gang, slik lyset gjør, og vil derfor til å begynne med bevege seg raskere enn lyset gjennom stoffet. På grunn av ladningen til partikkelen blir stoffet omkring den polarisert. Derved oppstår en feltforandring som forplanter seg utover som en elektromagnetisk bølge.

Bølgefronten kan finnes fra Huygens' prinsipp, hvor man ser på hvert punkt langs partikkelens bane som utgangspunkt for en elementærbølge som forplanter seg med hastigheten c/n (se figur). Hvis det banestykket man ser på er så lite at partikkelhastigheten kan regnes som konstant v, vil bølgefronten danne en kjegleflate med partikkelbanen som akse.

Bølgens forplantningsretning står loddrett på bølgefronten, og vinkelen \(\theta\) som forplantningsretningen danner med partikkelbanen er bestemt ved at \( \cos\theta = \frac{c}{nv} \). Partikkelens hastighet eller energi kan derfor bestemmes ved å måle vinkelen \(\theta\).

Tsjerenkovstrålingen danner et kontinuerlig spektrum, vanligvis med maksimal intensitet i det blå eller ultrafiolette området. Strålingen sees som et svakt blålig lys.

Tsjerenkovstråling er mest kjent fra kjernereaktorer i vann. Strålingen brukes ellers i en rekke sammenhenger, blant annet innen biomedisin, kjerne-, partikkel- og astrofysikk.

En tsjerenkovdetektor består av en gjennomsiktig plate eller ring og en lysdetektor. Lysdetektoren stilles slik at den fanger opp lys som kommer ut fra platen i en bestemt retning. Hvis man kjenner bevegelsesretningen til de partiklene som kommer inn mot platen og gir tsjerenkovstrålingen, kan man regne ut partiklenes hastighet.

• stråling
• lyshastighet