تبلیغات
فیزیک هسته ای - اشعه ی چرنكوف
فیزیک هسته ای
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : hatef bassare
نویسندگان
نظرسنجی
محتوای این وبلاگ چگونه است؟







اشعه ی چرنكوف

اشعه ی چرنكوف (Cherenkov Radiation) اولین بار در چندی قبل از سال 1900 میلادی در آزمایشات ماری و پیر كوری (Mary-Pierre Curie) هنگامیكه آنها پرتوزایی مواد رادیواكتیویته را بررسی می كردند دیده شد.  

طبیعت پدیده ی جدید به صورت تشعشع اما نامشخص بود.

 اولین تلاش برای درك ماهیت این پدیده ی جدید در سال 1926 میلادی توسط مالت (Mallet) انجام شد.

او فهمید نوری كه از مواد مجاور یك منبع رادیواكتیو منتشر می شوند همیشه به صورت آبی فام – سفید و طیف آنها پیوسته است.

به همین دلیل این خاصیت فلئورسانس (Fluorescence) نبود. (در خاصیت فلئورسانس در بین رنگ ها در طیف ماده گستگی وجود دارد).

او همچنین فهمید كه این پدیده ین نوع پرتوزایی است اما از طبیعت آن چیزی در نیافت!

این ناشناختگی تا سالهای 1937-1934 ادامه داشت تا آنكه آزمایشات پی. ای. چرنكوف (P.A.Cherenkov) در سال 1934 و در تكمیل آن نظریات آی. ای. تم (I.E.Tamm) و آی. ام. فرانك (I.M.Frank) در سال 1937 طبیعت این تشعشعات را آشكار كرد.

اگرچه اثرات آن تا سال 1958 به خوبی شناخته نشد. در میان آن نیز آزمایشات زیادی انجام گرفت.

برای مثال در سال 1947 اولین وسیله برای شناخت این تشعشعات توسط گتینگ (Getting) اختراع شد. وظیفه ی این دستگاه اكتشاف ذره ای بود كه از خود تشعشعات چرنكوف منتشر می كرد.

البته لازم به ذكر است كه اولین دستگاهی كه موفق به انجام این كار شد (توانست دنباله ای از این تشعشعات را در گاز پیدا كند) را اسكل (Ascoll) در سال 1953 اختراع كرد.

اگرچه در همان سال دستگاه دیگری توسط گالبیراث (Galbraith) و جلی (Jelley) اختراع شد كه توانست این تشعشعات را همراه با افزایش نور در نزدیكی آسمان مشاهده كند.

از آن به بعد آزمایشات همگی سعی می كردند كه تشعشعات چرنكوف را در اتمسفر دنبال كنند.

 قبل از معرفی تشعشعات چرنكوف باید این مطلب را ذكر كرد كه این تشعشعات هیچ ارتباطی با برامزاشتراهلونگ (Bremsstrahlung) ندارند. اثر مذكور اثری است كه در آن پرتوزایی با حركت الكترون ها و برخورد اتم ها ایجاد می شوند.

اما اثر چرنكوف پرتوزایی را با توجه به حركت ذرات در میادین بررسی می كند.

تفاوت بین این دو نوع پرتوزایی هنگامی بسیار مشخص می شود كه دو جرم بسیار بزرگ را برای ذرات در نظر بگیریم.

در این صورت ذره ی تحت تاثیر برامشترالنگ ناپدید می شود اما ذره ی متاثر از چرنكوف بدون تاثیرپذیری باقی می ماند.

تشعشع چرنكوف همراه با حركت تاكیونی ذرات باردار در اتمسفر منتشر می شوند. (حركت تاكیونی حركتی با سرعت بالاتر از نور است).

پرتوزایی تحت تاثیر مقدار n در معادله ی (1.1) می باشد كه در آن مقدار انكسار (n) متناسب با چگالی اتمسفر است.

شكل هندسی ساده از این فرآیند برای این است كه ذرات ماورای روشنایی حركت می كنند(به صورت Superluminal) كه در این حركت یك تصادم (تلاطم) معمولی در امواج به دلیل انرژی كم در پشت ذرات ایجاد می شود. (تصادم امواج در امواج پشت ذرات بعد از حركت ایجاد می شود).

 شكل: ساختمان هایجن ها (Huygens) برای مشخص كردن ارتباط :

 (از این شكل با توجه به مسیر حركت ذره می توان فهمید كه این تشعشعات تنها در زوایای خاصی (θ) با نام زاویه ی چرنكوف منتشر می شوند. این زاویه مكانهایی را نشان می دهد كه در آنها امواج از نقاط دلخواه مانند P1,P2,P3 بر مسیر AB وابسته و مركب در مقابل خط مسطح BC هستند. این وابستگی هنگامی رخ می دهد كه ذره از A به B حركت كند كه زمان حركت این ذره برابر با زمانی است كه نور طول می كشد تا از A به C سفر كند).

   

 اگر سرعت ذره V یا β.C باشد كه در آن C سرعت نور در خلا و (C/n) سرعت اشعه ی چرنكوف به صورت میانگین است. آنگاه می توانیم زاویه ی چرنكوف را با توجه به محاسبات هندسی بنویسیم:

معادله ی (1.1):

 

 معادله ی (1.2): 

 

 كه در آن n میانگین مقدار انحراف و TΔ زمانی است كه طول می كشد تا ذره از A به B برسد.

از معادله ی (1.2) می توانیم چند نكته را اشاره كنیم:

 1) برای هر میانگین مقدار انحراف n یك سرعت آستانه ای وجود دارد.

 

 كه در آن تشعشعی در كار نخواهد بود.

در این سرعت مداری مسیر حركت تشعشع بر مسیر حركت ذره منطبق می شود. برای دیدن این پدیده باید معادله ی (1.2) را به شكل زیر بنویسیم: معادله ی (1.3):

 بنابراین این فرآیند می تواند در ساختمان آستانه ای استفاده شود.

البته تشعشع چرنكوف تنها زمانی مشخص می شود كه ذره با سرعت بیشتری از (C/n) حركت كند.

 2) برای یك ذره ی فرا نسبیتی كه در آن β = 1 است حداكثر زاویه ی پرتوزایی را خواهیم داشت:

معادله ی (1.4):

 تشعشعات در ناحیه ی طیفی پدید و نیمه پدید رخ می دهد كه در آن میانگین مقدار انكسار بیشتر از یك است.

یك میانگین واقعی همواره پراكنده كننده است. بنابراین این تشعشات محدود به فركانس های (طول موج های) n(u) > (1/β) می باشد.

در ناحیه ی طیفی اشعه ی X (ایكس) n(u) همیشه بزرگتر از یك است و به همین دلیل جز اشعه های ممنوعه می باشد. (از نظر طول موج).

بنابراین پرتوزایی در ناحیه ی اشعه ی X غیر ممكن برای n كمتر از اشتراك می باشد و در غیر این صورت معادله ی (1.4) توجیه نخواهد شد.

 تنها دو نكته مانده تا موفقیت تكمیل شود.

علاوه بر این بیان كرده ایم كه نقطه ی (i) و طول مسیر ذره (l) باید به طور میانگین در مقایسه با طول موج (λ) اشعه زیادتر باشد.

در غیر این صورت انحراف زمان برای ذره در سمت افق و در فواصل متوالی (λ) باید نسبت به دوره ی انتشار نور (λ/C) كمتر باشد.

 اگر به معادله ی ماكسول (Maxwell) در مورد امواج الكترومغناطیس (Electromagnetic waves) توجه كنیم ذرات باردار در هنگام حركت با سرعت ثابت نباید بدرخشند.

همین امر اثباتی است بر اینكه تشعشعات چرنكوف به طور كامل با برامزاشتراهلونگ (تابش ترمزی) متفاوت هستند.

 بخش اصلی در این كار بر تخمین متغیر پایه گذاری شده است و كشف میزان انزوای كیهانی در مقابل انرژی كم می تواند تشعشعات چرنكوف را برای ما در اتمسفر مجسم كند.

تلسكوپ (IACT) MAGIC و ما می خواهیم روشی جدید برای نقض انزوا به همراه منابع اضافی از انرژی كم را بیان كنیم.

 قبل از تمام كردن این مطلب ما می خواهیم به طور مختصر ظاهری از تشعشات چرنكوف را توضیح دهیم.

 در صورتیكه تشعشعات چرنكوف طیف انرژی و مقداری از ذرات پرتوزا را داشته را داشته باشند تعداد فوتون هایی كه با تغییر ذرات باردار منتشر می شوند (Ze) همراه با وقفه ی انرژی یا مترادف λ برای فوتون ها برابر است با: معادله ی (1.5):

 
 

شكل: متغیر طیف فوتون چرنكوف

خط پیوسته نشان دهنده ی جذب اوزون و پراكندگی ریلی (Rayleigh) - می (Mie) می باشد.

 برای مورد مخصوص حركات الكترون ها در طول یك مسیر به طول l همراه با یك ناحیه ی طیفی پیدا می شود. توسط طول موج های 1λ و 2λ خواهیم داشت: معادله ی (1.6):

 

 كه در آن α (آلفا) مقدار ثابت برابر با:

 
 می باشد و n میانگین مقدار انكسار است. (كه این همان وظیفه ی انرژی فوتون و یا مترادف فركانس می باشد).

این بدان معناست كه بخش عظیمی از چرنكوف و فوتون ها در رده ی اشعه های ماورای بنفش منتشر می شوند. زیرا:

 
 و طیف منتهایی (حداكثری) در اطراف 330 نانومتر دارد.

  با گفتن این مطلب یك دید كلی از تشعشعات چرنكوف را بیان كردیم.

 مقاله ی اصلی از: اما انا ویلهلمی (Emma Ona Wilhelmi) در تاریخ 18-10-2001





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
چهارشنبه 26 خرداد 1389
شنبه 1 مهر 1396 ساعت 11 و 39 دقیقه و 45 ثانیه
Hello to every , as I am really keen of reading this website's
post to be updated daily. It carries pleasant material.
جمعه 2 تیر 1396 ساعت 19 و 08 دقیقه و 52 ثانیه
ریشه از خود نوشتن در حالی که
صدایی دلنشین ابتدا آیا واقعا حل و
فصل خوب با من پس از برخی از زمان.
جایی درون پاراگراف شما در واقع
قادر به من مؤمن متاسفانه تنها
برای کوتاه در حالی که. من هنوز کردم مشکل خود را با جهش در
مفروضات و یک ممکن است را سادگی به
پر همه کسانی شکاف. در صورتی که شما که می توانید انجام من را مطمئنا تا پایان در گم.
دوشنبه 14 فروردین 1396 ساعت 10 و 34 دقیقه و 40 ثانیه
I like it when individuals get together and share
ideas. Great website, stick with it!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
<