A Vavilov-Cserenkov-effektus kékje dereng
A röviden Cserenkov-sugárzás néven ismert effektus akkor figyelhető meg, amikor valamely töltött részecskék adott közegben a közegbeli mozgásra érvényes fénysebességnél gyorsabban haladnak. Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) magyar detektor-fejlesztő csoportja (REGARD) e cikk keletkezése idején olyan részecskemegfigyelő berendezést fejleszt, melynek működése szintén a Vavilov-Cserenkov-effektuson alapul. A kutatók a tovaterjedő sugárzás hullámfrontjának elhajlási szögéből a hullámot meghatározó korpuszkulák (fotonok) sebességét mérhetik meg nagy pontossággal. Impulzusuk ismeretében a tömegük is kiszámítható. Ez sem kisebb élmény egy fizikusnak, mint a laikusnak egy látogatása paksi erőműben.
A villódzó kék derengésnél nagyobb élmény nem érhet egy atomreaktorban. Ha még nem láttad, vedd fel a bakancslistádra. Nézd a kéken túlit és a vörösön innenit, ilyen az életed, ultra és infra egyszerre. Lásd a láthatatlant és tűnődj el a a múló időről, hallgasd a világóra titkos ketyegését.
A Nobel-díjas Cserenkov a születése 100. évfordulójára kiadott orosz bélyegen
Nem csak virtuális hacukák…
Mért adsz nekem fegyvert, és mért formálsz keményre?
A képzeletnek nincs szüksége fegyverre és késre.
(Dalszöveg: Irie Maffia: Baszd fel a kéket!)
Ha egy szigetelőben az adott közegre érvényes fénysebességnél nagyobb sebességgel halad egy töltött részecske, akkor elektromágneses sugárzást bocsát ki kúp alakban. Ez a jelenség a Vavilov-Cserenkov-effektus, a kibocsátott sugárzás a Cserenkov-sugárzás. (Wikipédia)
A Cserenkov-effektus a fénysebesség túlléphetetlenségén nyitott virtuális kiskapu. (Alberd Yollaka finn atomfizikus és polihisztor)
Bazd fel a kéket, Cserenkov!
Bizonyára sokatoknak van bakancslistája. Egy lista, melyre olyan dolgokat írtok, amit halálotok előtt látni akartok, meg akartok tenni. Nos nekem is van egy. A természeti jelenségek rovatban hosszú ideje két dolog szerepelt: a sarki fény és a Cserenkov-sugárzás. Vizsgáljuk meg közelebbről mind a kettőt a fény, mint elektromágneses sugárzás jelenségei között.
A sarki fény jelensége
Az ősi Kínában már tudták, hogy bizonyos fajta vasérc keskeny darabja zsinegre függesztve meghatározott irányba helyezkedik el, mégpedig egyik vége nagyjából Északra a másik Délre mutat. Az iránytű több más keleti érdekességgel együtt – Marco Polonak köszönhetően jutott el Európába és lassan már ezer éve, hogy nélkülözhetetlenné vált a tájékozódásban, földrajzi helyek meghatározásában. S mint napjainkra kiderült, nemcsak az ember használja fel a Föld mágneses mezőjét a helyes irány meghatározására, hanem egyes költőző madarak, sőt, némely halfajta is képes észlelni. Az agyukban lévő érzékszerv segíti őket abban, hogy több ezer kilométer távolságban lévő költőhelyeiket biztosan megtalálják.
A Földet körülölelő mágneses tér nemcsak a tájékozódásban nélkülözhetetlen, hanem nagyon fontos hatása az is, hogy a Napból érkező nagy energiájú ionizált részecskeáramlások (napszél) ellen védőpajzsot képez bolygónk köré. Ez a kozmikus pajzs a Van Allen-féle öv. A Van Allen-féle sugárzás-zónák úgy jönnek létre, hogy a Föld mágneses mezeje mintegy foglyul ejti és arra kényszeríti a Napból vagy a világűrből származó részecskéket, hogy a mágneses tér erővonalai mentén mozogjanak a mágneses pólusok között. A föld mágneses erővonalai mentén mozgó töltött részecskék a mágneses pólusok közelében azonban bejutnak a légkörbe, ütköznek a légkör atomjaival, ionizálják és gerjesztik azokat. A gerjesztett atomok fénykibocsátással kerülnek vissza az alapállapotukba. Az így létrejövő fényjelenséget hívják sarki fények, ami erősebb naptevékenység idején kifejezetten látványos.
A Vavilov-Cserenkov sugárzás
A speciális relativitáselmélet szerint a vákuumbeli fény sebessége határsebesség, abszolútum. Semmilyen jel, információ nem terjedhet ennél gyorsabban. A fény terjedési sebessége azonban eltérő közegekben különböző. Így például vízben a fény sebessége csupán 3/4-e a vákuumbeli sebességének. Az elmélet pusztán csak azt zárja ki, hogy a vákuumbeli fény sebességnél gyorsabban haladjon valami, de azt nem, hogy egy adott közegben gyorsabb legyen, mint a fény ugyanebben a közegben. Ez a „kiskapu” egy nagyon érdekes jelenséghez vezet. Ha egy szigetelőben a közegbeli fénysebességnél gyorsabban halad egy töltött részecske, akkor a mozgó töltés felől kúpszerűen kiinduló (elektromágneses) hullámot figyelhetünk meg, a fénysebességnél gyorsabb mozgás „lökéshullámát”.
Ezt a jelenséget nevezik Vavilov-Cserenkov effektusnak vagy egyszerűen Cserenkov-sugárzásnak. A gyorsan mozgó elektromosan töltött részecske polarizálja a közeg molekuláit, melyek alapállapotukba való visszatérésükkor fényt bocsájtanak ki. A működő atomreaktor jellegzetes, gyönyörű kék fénye a Cserenkov-sugárzásnak köszönhető.
És most már eggyel rövidebb a lista. Nemrégiben lehetőségem volt a virtuális valóságomban egy működő atomreaktor tetejére állni, lenézni és látni, mi több, Samsung Galaxy mobilommal lefényképezni (lásd fent)a kék csodát. Mindenkinek csak ajánlani tudom a virtuális kíséretet. Kitűnő alkalom arra is, hogy eltűnődjünk a nukleáris energia békés felhasználásának lehetőségein – vagy akár a kétes hátterű Paks2-n. – Legközelebb a Sarkkörre utazom sarki fényt nézni, hátrahagyom az energiatakarékos infra fűtés sugarainak köszönhetően meleg otthonomat, amely aktívházként járul hozzá a fenntarthatósági programhoz
Infrapanel fűtés. IR elektromágneses hullámú hősugárzók
Az infravörös fény nem látható, de melegít, mint a napsütés
Az elektromágneses hullámoknak csak egy szűk tartománya a látható fény. Fölötte az UV, alatta az IR. Ibolyántúli és vörösön inneni. Utóbbit hősugárzásnak is nevezik. A nagykönyv szerint az infravörös sugarak három fajtáját különböztetjük meg:
- Rövidhullámú infrasugár: 0,76 – 2,3 μm hullámhossz Igen gyors, 1 másodperc alatti hőátadásra képes. Az emberi bőrfelület alá 4-5 centiméterre is behatol
- Középhullámú infravörös: 2,3 – 3,3 μm hullámhossz. Kiváló hőátadó szinte minden anyagnak. A hőenergiáját nem szállítja olyan mélyre, mint a rövidhullámú sugár, azonban alacsonyabb (ca.900 C°) hőmérsékleten előállítható. Az elektromos infra fűtés sugárzói ebben a tartományban működnek.
- Hosszúhullámú IR: 3,3 – 10 μm hullámhossz. A hőt kizárólag a felületek felszínén adja le, az üvegen már csak kis mértékben képes áthatolni. Felfűtési ideje hosszú 10-15 perc, amit 90 C° körüli üzemi hőmérsékleten ér el. Előállítása például gázégésű sötétsugárzókkal lehetséges.
Az utóbbi évtizedek nemzetközi kutatásai kimutatták, hogy az infrafény növeli a káros hatásoknak kitett emberi szervezet ellenállóképességét. Egy infraszauna például elősegíti a méregtelenítő folyamatokat.
Pavel Alekszejevics Cserenkov (oroszul: Павел Алексеевич Черенков) (1904 1990) Nobel-díjas szovjet-orosz fizikus. 1928-ban végzett fizika–matematika szakon a voronyezsi egyetemen. 1930-tól a leningrádi Fizikai Intézetben volt aspirantúrán. 1935-ben védte meg kandidátusi, majd 1940-ben a doktori disszertációját. 1932-től Szergej Vavilov akadémikus mellett dolgozott, majd 1935-ben a Szovjet Tudományos Akadémia Lebegyevről elnevezett Fizikai Intézetében dolgozott Moszkvában. Kutatási területe a fizikai optika, atomfizika és a nagy energiájú részecskék fizikája volt. 1953-tól a kísérleti fizika professzora. 1959-től a Fizikai Intézet Atomfizikai Laboratóriumát vezette. 1964-ben a Szovjet Tudományos Akadémia levelező tagjává választották, 1970-ben pedig az akadémia rendes tagja lett.
1934-ben észleli először a róla elnevezett jelenséget, amelyet ma Cserenkov-effektusként ismerünk. 1958-ban Igor Tammal és Ilja Frankkal megosztott Nobel-díjat kapott a jelenség felfedezéséért.
sarki fény, cserenkov effektus, cserenkov sugárzás, infravörös elektromágneses sugárzás, föld mágnesesség, iránytű, természeti jelenség, tudomány, kék fény, fizika, látható fény, hősugárzás