Zaujímavý

Prečo je vodná modrá v jadrovom reaktore? Cherenkovove žiarenie

Prečo je vodná modrá v jadrovom reaktore? Cherenkovove žiarenie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Vo filmoch sci-fi, jadrové reaktory a jadrové materiály vždy žiaria. Zatiaľ čo filmy používajú špeciálne efekty, žiara je založená na vedeckých faktoch. Napríklad jadrové reaktory obklopujúce vodu skutočne žiaria jasne modrou farbou! Ako to funguje? Je to kvôli javu zvanému Cherenkovovo žiarenie.

Definícia žiarenia Cherenkov

Čo je to Cherenkovove žiarenie? V podstate je to ako zvukový rozmach, okrem svetla namiesto zvuku. Cherenkovove žiarenie je definované ako elektromagnetické žiarenie vyžarované, keď nabitá častica prechádza dielektrickým médiom rýchlejšie ako rýchlosť svetla v médiu. Tento efekt sa nazýva aj žiarenie Vavilov-Cherenkov alebo Cerenkov.

Je pomenovaný po sovietskom fyzikovi Pavlovi Alekseyevičovi Čerenkovovi, ktorý získal Nobelovu cenu za fyziku z roku 1958, spolu s Ilyou Frankovou a Igorom Tammom za experimentálne potvrdenie účinku. Cherenkov si tento efekt všimol prvýkrát v roku 1934, keď fľaša vody vystavenej žiareniu žiarila modrým svetlom. Aj keď to nebolo pozorované až v 20. storočí a nevysvetlené, kým Einstein nenavrhol svoju teóriu špeciálnej relativity, Cherenkovove žiarenie predpovedal anglický polymath Oliver Heaviside ako teoreticky možný v roku 1888.

Ako funguje Cherenkovovo žiarenie

Rýchlosť svetla vo vákuu pri konštantnej hodnote (c), avšak rýchlosť, ktorou svetlo prechádza médiom, je menšia ako c, takže je možné, aby častice prešli médiom rýchlejšie ako svetlo, ale stále ešte pomalšie ako rýchlosť svetlo. Zvyčajne ide o elektrón. Keď energický elektrón prechádza dielektrickým médiom, elektromagnetické pole je prerušené a elektricky polarizované. Médium však môže reagovať tak rýchlo, aj keď v dôsledku častice zostane porucha alebo súvislá rázová vlna. Jednou zaujímavou vlastnosťou Cherenkovského žiarenia je to, že je to väčšinou v ultrafialovom spektre, nie jasne modrá, ale napriek tomu tvorí nepretržité spektrum (na rozdiel od emisných spektier, ktoré majú spektrálne vrcholy).

Prečo je voda v jadrovom reaktore modrá

Keď Cherenkovove žiarenie prechádza vodou, nabité častice prechádzajú týmto médiom rýchlejšie ako svetlo. Svetlo, ktoré vidíte, má vyššiu frekvenciu (alebo kratšiu vlnovú dĺžku) ako obvyklá vlnová dĺžka. Pretože je tu viac svetla s krátkou vlnovou dĺžkou, svetlo sa javí modré. Ale prečo je vôbec nejaké svetlo? Je to preto, že rýchlo sa pohybujúce nabité častice excitujú elektróny molekúl vody. Tieto elektróny absorbujú energiu a uvoľňujú ju ako fotóny (svetlo), keď sa vracajú do rovnováhy. Zvyčajne sa niektoré z týchto fotónov navzájom rušia (deštruktívne rušenie), takže by ste nevideli žiaru. Ale keď častice cestujú rýchlejšie ako svetlo môže cestovať vodou, rázová vlna vytvára konštrukčné rušenie, ktoré vidíte ako žiaru.

Použitie Cherenkovovho žiarenia

Žiarenie Cherenkov je v jadrovom laboratóriu prospešné pre to, aby vaša voda žiarila modro. V bazénovom reaktore sa množstvo modrej žiary môže použiť na meranie rádioaktivity vyhorených palivových tyčí. Žiarenie sa používa v experimentoch fyziky častíc, aby pomohlo identifikovať povahu skúmaných častíc. Používa sa pri lekárskom zobrazovaní a na označovanie a sledovanie biologických molekúl, aby lepšie porozumel chemickým cestám. Čerenkovské žiarenie vzniká, keď kozmické lúče a nabité častice interagujú so zemskou atmosférou, takže detektory sa používajú na meranie týchto javov, na detekciu neutrín a na štúdium astronomických objektov emitujúcich gama žiarenie, ako sú zvyšky supernovy.

Zábavné fakty o žiarení Cherenkov

  • Cherenkovove žiarenie sa môže vyskytnúť vo vákuu, nielen v médiu ako voda. Vo vákuu klesá fázová rýchlosť vlny, avšak rýchlosť nabitých častíc zostáva bližšie k (ešte menej) rýchlosti svetla. Toto má praktické využitie, pretože sa používa na výrobu vysoko výkonných mikrovĺn.
  • Ak relativistické nabité častice zasiahnu sklovec ľudského oka, môžu sa objaviť záblesky Cherenkovovej radiácie. Môže k tomu dôjsť pri vystavení kozmickým lúčom alebo pri havárii s jadrovou kritickosťou.


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos