En ladet partikkel beveger seg fortere enn lyshastigheten i det aktuelle stoffet. Det dannes da en sjokkbølge, på akkurat samme måte som for et fly som går fortere enn lyden, eller en motorbåt på vannet.
tsjerenkovstråling

Artikkelstart

Tsjerenkovstråling er et elektromagnetisk fenomen som oppstår når en ladet partikkel beveger seg raskere enn lyshastigheten i det aktuelle stoffet. Fenomenet ble oppdaget i 1934 av den sovjetiske fysikeren Pavel A. Tsjerenkov og hans medarbeidere.

Faktaboks

Uttale
tsjerenkˈovstråling
Også kjent som

Vavilov-Tsjerenkov-stråling

engelsk: cherenkov radiation

Hvordan strålingen oppstår

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.

Bruk

MAGIC-teleskopet på La Palma observerer tsjerenkovstråling som dannes når kosmisk stråling treffer jordatmosfæren.

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

Tsjerenkovdetektor

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.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg