चेरेनकोव विकिरण एक विद्युत चुम्बकीय प्रतिक्रिया है जो तब होती है जब आवेशित कण एक ही माध्यम में प्रकाश के समान चरण सूचकांक से अधिक गति से पारदर्शी माध्यम से गुजरते हैं। पानी के भीतर परमाणु रिएक्टर की विशेषता नीली चमक इस बातचीत के कारण होती है।
इतिहास
विकिरण का नाम 1958 के नोबेल पुरस्कार विजेता सोवियत वैज्ञानिक पावेल चेरेनकोव के नाम पर रखा गया है। यह वह था जिसने पहली बार 1934 में एक सहयोगी की देखरेख में इसे प्रयोगात्मक रूप से खोजा था। इसलिए, इसे वाविलोव-चेरेनकोव प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है।
एक वैज्ञानिक ने प्रयोगों के दौरान पानी में एक रेडियोधर्मी दवा के चारों ओर एक धुंधली नीली रोशनी देखी। उनका डॉक्टरेट शोध प्रबंध यूरेनियम लवणों के विलयन के प्रकाश पर था, जो कम ऊर्जावान दृश्य प्रकाश के बजाय गामा किरणों से उत्साहित थे, जैसा कि आमतौर पर किया जाता है। उन्होंने अनिसोट्रॉपी की खोज की और निष्कर्ष निकाला कि यह प्रभाव फ्लोरोसेंट घटना नहीं था।
चेरेनकोव का सिद्धांतबाद में वैज्ञानिक के सहयोगियों इगोर टैम और इल्या फ्रैंक द्वारा आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के ढांचे के भीतर विकिरण विकसित किया गया था। उन्हें 1958 का नोबेल पुरस्कार भी मिला। फ्रैंक-टैम सूत्र प्रति इकाई आवृत्ति की यात्रा की गई प्रति इकाई लंबाई में विकिरणित कणों द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा की मात्रा का वर्णन करता है। यह उस पदार्थ का अपवर्तनांक है जिससे होकर आवेश गुजरता है।
शंक्वाकार तरंगाग्र के रूप में चेरेनकोव विकिरण की सैद्धांतिक रूप से अंग्रेजी पॉलीमैथ ओलिवर हेविसाइड द्वारा 1888 और 1889 के बीच प्रकाशित पत्रों में और 1904 में अर्नोल्ड सोमरफेल्ड द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। लेकिन 1970 के दशक तक सुपरपार्टिकल सापेक्षता की सीमा के बाद दोनों को जल्दी से भुला दिया गया था। मैरी क्यूरी ने 1910 में रेडियम के अत्यधिक सांद्र विलयन में हल्की नीली रोशनी देखी, लेकिन विवरण में नहीं गई। 1926 में, लुसियन के नेतृत्व में फ्रांसीसी रेडियोथेरेपिस्ट ने रेडियम के चमकदार विकिरण का वर्णन किया, जिसमें एक निरंतर स्पेक्ट्रम होता है।
भौतिक उत्पत्ति
यद्यपि विद्युतगतिकी का मानना है कि निर्वात में प्रकाश की गति एक सार्वत्रिक स्थिरांक (C) है, किसी माध्यम में प्रकाश के संचरण की दर C से बहुत कम हो सकती है। नाभिकीय अभिक्रियाओं के दौरान और कण त्वरक में गति बढ़ सकती है।. अब वैज्ञानिकों के लिए यह स्पष्ट है कि चेरेनकोव विकिरण तब होता है जब एक आवेशित इलेक्ट्रॉन वैकल्पिक रूप से पारदर्शी माध्यम से गुजरता है।
सामान्य सादृश्य एक सुपर-फास्ट विमान का सोनिक बूम है। प्रतिक्रियाशील निकायों द्वारा उत्पन्न ये तरंगें,सिग्नल की गति से ही प्रचार करें। कण गतिमान वस्तु की तुलना में अधिक धीमी गति से विचलन करते हैं, और इससे आगे नहीं बढ़ सकते। इसके बजाय, वे एक प्रभाव मोर्चा बनाते हैं। इसी तरह, एक आवेशित कण किसी माध्यम से गुजरने पर एक हल्की शॉक वेव उत्पन्न कर सकता है।
साथ ही, पार की जाने वाली गति एक चरण गति है, समूह गति नहीं। एक आवधिक माध्यम का उपयोग करके पूर्व को काफी हद तक बदला जा सकता है, इस मामले में कोई भी न्यूनतम कण वेग के बिना चेरेनकोव विकिरण प्राप्त कर सकता है। इस घटना को स्मिथ-परसेल प्रभाव के रूप में जाना जाता है। एक अधिक जटिल आवधिक माध्यम में, जैसे कि एक फोटोनिक क्रिस्टल, कई अन्य विषम प्रतिक्रियाएं भी प्राप्त की जा सकती हैं, जैसे कि विपरीत दिशा में विकिरण।
रिएक्टर में क्या होता है
सैद्धांतिक नींव पर अपने मूल पत्रों में, टैम और फ्रैंक ने लिखा: "चेरेनकोव विकिरण एक अजीब प्रतिक्रिया है जिसे स्पष्ट रूप से किसी भी सामान्य तंत्र द्वारा समझाया नहीं जा सकता है, जैसे कि एक परमाणु या विकिरण के साथ एक तेज इलेक्ट्रॉन की बातचीत दूसरी ओर, इस घटना को गुणात्मक और मात्रात्मक दोनों रूप से समझाया जा सकता है, यदि हम इस तथ्य को ध्यान में रखते हैं कि एक माध्यम में गतिमान एक इलेक्ट्रॉन प्रकाश उत्सर्जित करता है, भले ही वह समान रूप से चलता हो, बशर्ते कि इसकी गति की तुलना में अधिक हो प्रकाश।"
हालांकि, चेरेनकोव विकिरण के बारे में कुछ भ्रांतियां हैं। उदाहरण के लिए, यह माना जाता है कि कण के विद्युत क्षेत्र द्वारा माध्यम ध्रुवीकृत हो जाता है। यदि बाद वाला धीरे-धीरे चलता है, तो आंदोलन वापस लौट जाता हैयांत्रिक संतुलन। हालांकि, जब अणु काफी तेजी से आगे बढ़ रहा है, तो माध्यम की सीमित प्रतिक्रिया गति का मतलब है कि संतुलन इसके जागरण में रहता है, और इसमें निहित ऊर्जा एक सुसंगत शॉक वेव के रूप में विकीर्ण होती है।
ऐसी अवधारणाओं का कोई विश्लेषणात्मक औचित्य नहीं है, क्योंकि विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित होता है जब आवेशित कण एक सजातीय माध्यम में सबल्यूमिनल गति से चलते हैं, जिन्हें चेरेनकोव विकिरण नहीं माना जाता है।
विपरीत घटना
चेरेनकोव प्रभाव एक नकारात्मक सूचकांक के साथ मेटामटेरियल्स नामक पदार्थों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। यही है, एक सबवेवलेंथ माइक्रोस्ट्रक्चर के साथ, जो उन्हें एक प्रभावी "औसत" संपत्ति देता है जो दूसरों से बहुत अलग है, इस मामले में नकारात्मक पारगम्यता है। इसका अर्थ यह है कि जब कोई आवेशित कण किसी माध्यम से प्रावस्था वेग से तेज गति से गुजरता है, तो वह अपने मार्ग से सामने से विकिरण उत्सर्जित करेगा।
गैर-मेटामेट्री आवधिक मीडिया में एक व्युत्क्रम शंकु के साथ चेरेनकोव विकिरण प्राप्त करना भी संभव है। यहां, संरचना तरंग दैर्ध्य के समान पैमाने पर है, इसलिए इसे प्रभावी रूप से सजातीय मेटामटेरियल नहीं माना जा सकता है।
विशेषताएं
प्रतिदीप्ति या उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के विपरीत, जिसमें विशेषता शिखर होते हैं, चेरेनकोव विकिरण निरंतर होता है। दृश्य चमक के आसपास, प्रति इकाई आवृत्ति की सापेक्ष तीव्रता लगभग होती हैउसके आनुपातिक। यानी उच्च मूल्य अधिक तीव्र होते हैं।
यही कारण है कि दृश्यमान चेरेनकोव विकिरण चमकीला नीला है। वास्तव में, अधिकांश प्रक्रियाएं पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में होती हैं - केवल पर्याप्त त्वरित आवेशों के साथ ही यह दिखाई देती है। मानव आँख की संवेदनशीलता हरे रंग में चरम पर होती है और स्पेक्ट्रम के बैंगनी भाग में बहुत कम होती है।
परमाणु रिएक्टर
चेरेनकोव विकिरण का उपयोग उच्च-ऊर्जा आवेशित कणों का पता लगाने के लिए किया जाता है। परमाणु रिएक्टरों जैसी इकाइयों में, बीटा इलेक्ट्रॉनों को विखंडन क्षय उत्पादों के रूप में छोड़ा जाता है। चेन रिएक्शन बंद होने के बाद भी चमक जारी रहती है, कम समय तक रहने वाले पदार्थों के क्षय के रूप में मंद हो जाती है। इसके अलावा, चेरेनकोव विकिरण खर्च किए गए ईंधन तत्वों की शेष रेडियोधर्मिता को चिह्नित कर सकता है। इस घटना का उपयोग टैंकों में खर्च किए गए परमाणु ईंधन की उपस्थिति की जांच के लिए किया जाता है।
