चेरेंकोव विकिरण

उन्नत टेस्ट रिएक्टर के कोर में चमकते हुए चेरेंकोव विकिरण।

चेरेंकोव विकिरण (/tʃəˈrɛŋkɒf/; Russian: Эффект Вавилова–Черенкова, lit. 'Vavilov–Cherenkov effect') विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित होता है जब एक आवेशित कण (जैसे एक इलेक्ट्रॉन) उस माध्यम में प्रकाश की गति के चरण वेग (एक माध्यम में एक तरंग प्रसार की गति) से अधिक गति से एक ढांकता हुआ माध्यम से गुजरता है। चेरेंकोव विकिरण का एक उत्कृष्ट उदाहरण पानी के नीचे परमाणु रिएक्टर की विशिष्ट नीली चमक है। इसका कारण ध्वनि बूम के कारण के समान है, ध्वनि से तेज गति होने पर तेज आवाज सुनाई देती है। इस घटना का नाम सोवियत भौतिक विज्ञानी पावेल चेरेंकोव के नाम पर रखा गया है।

इतिहास

विकिरण का नाम सोवियत संघ के वैज्ञानिक पावेल चेरेनकोव, 1958 में भौतिकी के नोबेल पुरस्कार विजेता के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1934 में लेबेदेव भौतिक संस्थान में सर्गेई वाविलोव की देखरेख में प्रयोगात्मक रूप से इसका पता लगाने वाले पहले व्यक्ति थे। इसलिए, इसे वाविलोव के नाम से भी जाना जाता है। -चेरेंकोव विकिरण। चेरेंकोव ने प्रयोगों के दौरान पानी में एक रेडियोधर्मी तैयारी के चारों ओर एक हल्का नीला प्रकाश देखा। उनकी डॉक्टरेट की थीसिस यूरेनियम नमक के घोल के ल्यूमिनेसेंस पर थी जो कम ऊर्जावान दृश्य प्रकाश के बजाय गामा किरणों द्वारा उत्तेजित होती थी, जैसा कि आमतौर पर किया जाता है। उन्होंने विकिरण के असमदिग्वर्ती होने की दशा की खोज की और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि नीली चमक फ्लोरोसेंट घटना नहीं थी।

इस आशय का एक सिद्धांत बाद में 1937 में विकसित किया गया था चेरेंकोव के सहयोगियों इगोर टैम और इल्या फ्रैंक द्वारा अल्बर्ट आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता सिद्धांत के ढांचे के भीतर, जिन्होंने 1958 का नोबेल पुरस्कार भी साझा किया था।

1888 और 1889 के बीच प्रकाशित पत्रों में इंगलैंड बहुश्रुत ओलिवर हीविसाइड द्वारा शंक्वाकार तरंगों के रूप में चेरेंकोव विकिरण की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी। और 1904 में अर्नोल्ड सोमरफेल्ड द्वारा, लेकिन 1970 के दशक तक प्रकाश से भी तेज कणों के सापेक्षता सिद्धांत के प्रतिबंध के बाद दोनों को जल्दी से खारिज कर दिया गया था। मैरी क्यूरी ने 1910 में एक अत्यधिक केंद्रित रेडियम घोल में एक हल्का नीला प्रकाश देखा, लेकिन उसके स्रोत की जांच नहीं की। 1926 में, फ्रांसीसी रेडियोथेरेपिस्ट लुसिएन मैलेट ने एक निरंतर स्पेक्ट्रम वाले रेडियम विकिरणित पानी के चमकदार विकिरण का वर्णन किया। 2019 में, डार्टमाउथ कॉलेज के शोधकर्ताओं की एक टीम|डार्टमाउथ और डार्टमाउथ-हिचकॉक मेडिकल सेंटर|डार्टमाउथ-हिचकॉक के नॉरिस कॉटन कैंसर सेंटर ने चेरेंकोव प्रकाश की खोज की जो रेडियोथेरेपी से गुजरने वाले रोगियों के कांच के हास्य में उत्पन्न हो रहा था। सीडीओएस नामक कैमरा इमेजिंग सिस्टम का उपयोग करके प्रकाश देखा गया, जिसे विशेष रूप से जैविक प्रणालियों से प्रकाश उत्सर्जन को देखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दशकों से, मरीजों ने उज्ज्वल या नीली रोशनी की चमक जैसी घटनाओं की सूचना दी थी मस्तिष्क कैंसर के लिए विकिरण उपचार प्राप्त करते समय, लेकिन प्रभाव कभी भी प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखा गया था।

भौतिक उत्पत्ति

मूल बातें

जबकि निर्वात में प्रकाश की गति एक भौतिक स्थिरांक है (c = 299,792,458 m/s), एक सामग्री में गति काफी कम हो सकती है, क्योंकि इसे माध्यम से धीमा माना जाता है। उदाहरण के लिए, पानी में यह केवल 0.75c है। परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान और कण त्वरक में पदार्थ इससे अधिक वेग से गति कर सकता है (हालांकि अभी भी सी से कम, निर्वात में प्रकाश की गति)। चेरेंकोव विकिरण का परिणाम तब होता है जब एक आवेशित कण, आमतौर पर एक इलेक्ट्रॉन, उस माध्यम में प्रकाश की गति से अधिक गति के साथ एक ढांकता हुआ (विद्युत रूप से ध्रुवीकृत किया जा सकता है) माध्यम से यात्रा करता है।

प्रभाव को निम्नलिखित तरीके से सहज रूप से वर्णित किया जा सकता है। शास्त्रीय भौतिकी से, यह ज्ञात है कि आवेशित कण विद्युत चुम्बकीय विकिरण तरंगों का उत्सर्जन करते हैं और ह्यूजेंस-फ्रेस्नेल सिद्धांत | ह्यूजेंस के सिद्धांत के माध्यम से ये तरंगें गोलाकार वेवफ्रंट बनाती हैं जो उस माध्यम के चरण वेग के साथ फैलती हैं (अर्थात उस माध्यम में प्रकाश की गति दी गई है) द्वारा $c/n$, के लिए $n$, अपवर्तक सूचकांक)। जब कोई आवेशित कण किसी माध्यम से गुजरता है, तो प्रतिक्रिया में माध्यम के कण उसके चारों ओर ध्रुवीकरण करेंगे। आवेशित कण ध्रुवणीय माध्यम में अणुओं को उत्तेजित करते हैं और अपनी जमीनी अवस्था में लौटने पर, अणु फोटॉन के रूप में उत्तेजना प्राप्त करने के लिए उन्हें दी गई ऊर्जा को पुनः उत्सर्जित करते हैं। ये फोटोन गोलाकार तरंगाग्र बनाते हैं जिन्हें गतिमान कण से उत्पन्न होते हुए देखा जा सकता है। अगर $v_{\text{p}}<c/n$, अर्थात् आवेशित कण का वेग माध्यम में प्रकाश की गति से कम होता है, तब गतिमान कण के चारों ओर बनने वाला ध्रुवीकरण क्षेत्र आमतौर पर सममित होता है। तदनुरूपी उत्सर्जित वेवफ्रंट बंच हो सकते हैं लेकिन वे मेल नहीं खाते या क्रॉस नहीं होते हैं और चिंता करने के लिए कोई हस्तक्षेप प्रभाव नहीं होता है। विपरीत स्थिति में, अर्थात्। $v_{\text{p}}>c/n$, ध्रुवीकरण (तरंगें) क्षेत्र कण की गति की दिशा के साथ असममित है, क्योंकि माध्यम के कणों के पास अपनी सामान्य यादृच्छिक अवस्थाओं में ठीक होने के लिए पर्याप्त समय नहीं है। इसके परिणामस्वरूप वेवफ़ॉर्म ओवरलैप हो जाते हैं (जैसा कि एनीमेशन में होता है) और तरंग हस्तक्षेप एक विशिष्ट कोण पर एक अवलोकित शंकु-जैसे प्रकाश संकेत की ओर ले जाता है: चेरेंकोव प्रकाश।

चेरेंकोव विकिरण का एनिमेशन

एक सामान्य सादृश्य एक पराध्वनिक विमान का सोनिक बूम है। वायुयान द्वारा उत्पन्न ध्वनि तरंगें ध्वनि की गति से यात्रा करती हैं, जो वायुयान की तुलना में धीमी होती है, और शंक्वाकार आघात तरंग बनाने के बजाय वायुयान से आगे नहीं फैल सकती। इसी तरह, एक आवेशित कण दृश्य प्रकाश की सदमे की लहर उत्पन्न कर सकता है क्योंकि यह एक इन्सुलेटर के माध्यम से यात्रा करता है।

जिस वेग को पार किया जाना चाहिए वह प्रकाश के समूह वेग के बजाय प्रकाश का चरण वेग है। एक आवधिक माध्यम का उपयोग करके चरण वेग को नाटकीय रूप से बदल दिया जा सकता है, और उस स्थिति में कोई न्यूनतम कण वेग के बिना चेरेंकोव विकिरण भी प्राप्त कर सकता है, एक घटना जिसे स्मिथ-पर्ससेल प्रभाव के रूप में जाना जाता है। एक अधिक जटिल आवधिक माध्यम में, जैसे कि एक फोटोनिक क्रिस्टल, कई अन्य विषम चेरेंकोव प्रभाव भी प्राप्त कर सकते हैं, जैसे कि पीछे की दिशा में विकिरण (नीचे देखें) जबकि साधारण चेरेंकोव विकिरण कण वेग के साथ एक तीव्र कोण बनाता है।

मैसाचुसेट्स लोवेल विकिरण प्रयोगशाला विश्वविद्यालय में चेरेंकोव विकिरण

चेरेंकोव विकिरण की सैद्धांतिक नींव पर अपने मूल काम में, टैम और फ्रैंक ने लिखा, इस अजीबोगरीब विकिरण को स्पष्ट रूप से किसी भी सामान्य तंत्र द्वारा नहीं समझाया जा सकता है जैसे कि व्यक्तिगत परमाणु के साथ तेज इलेक्ट्रॉन की बातचीत या परमाणु नाभिक पर इलेक्ट्रॉनों के विकिरण बिखरने के रूप में। दूसरी ओर, घटना को गुणात्मक और मात्रात्मक दोनों रूप से समझाया जा सकता है यदि कोई इस तथ्य को ध्यान में रखता है कि एक माध्यम में चलने वाला इलेक्ट्रॉन प्रकाश को विकीर्ण करता है, भले ही वह समान रूप से गतिमान हो, बशर्ते कि उसका वेग माध्यम में प्रकाश के वेग से अधिक हो। मध्यम।

उत्सर्जन कोण

बिना फैलाव के आदर्श मामले के लिए दिखाए गए चेरेंकोव विकिरण की ज्यामिति।

ज्यामिति पर चित्र में, कण (लाल तीर) एक माध्यम में गति के साथ यात्रा करता है $v_{\text{p}}$ ऐसा है कि

$${\frac {c}{n}}<v_{\text{p}}<c,$$

कहाँ $c$ निर्वात में प्रकाश की गति है, और $n$ माध्यम का अपवर्तनांक है। माध्यम पानी है तो स्थिति है $0.75c<v_{\text{p}}<c$, तब से $n\approx 1.33$ 20 डिग्री सेल्सियस पर पानी के लिए।

हम कण की गति और प्रकाश की गति के बीच के अनुपात को परिभाषित करते हैं

$$\beta ={\frac {v_{\text{p}}}{c}}.$$

उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण (नीले तीरों द्वारा चिह्नित) गति से यात्रा करता है

$$v_{\text{em}}={\frac {c}{n}}.$$

त्रिभुज का बायाँ कोना किसी प्रारंभिक क्षण में सुपरलूमिनल कण के स्थान का प्रतिनिधित्व करता है (t = 0). त्रिभुज का दाहिना कोना कुछ बाद के समय में कण का स्थान है। दिए गए समय t में, कण दूरी तय करता है

$$x_{\text{p}}=v_{\text{p}}t=\beta \,ct$$

जबकि उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगें दूरी तय करने के लिए सीमित होती हैं

$$x_{\text{em}}=v_{\text{em}}t={\frac {c}{n}}t.$$

तो उत्सर्जन कोण का परिणाम होता है

$$\cos \theta ={\frac {1}{n\beta }}$$

मनमाना उत्सर्जन कोण

चेरेंकोव विकिरण ठीक से इंजीनियर एक आयामी मेटामेट्री का उपयोग करके एक मनमानी दिशा में भी विकिरण कर सकता है। उत्तरार्द्ध को तेजी से यात्रा करने वाले कण के प्रक्षेपवक्र के साथ चरण मंदता के ढाल को पेश करने के लिए डिज़ाइन किया गया है ($d\phi /dx$), सामान्यीकृत संबंध द्वारा दिए गए मनमाने कोणों पर चेरेंकोव उत्सर्जन को उलटना या स्टीयरिंग करना:

$$\cos \theta ={\frac {1}{n\beta }}+{\frac {n}{k_{0}}}\cdot {\frac {d\phi }{dx}}$$

ध्यान दें कि चूंकि यह अनुपात समय से स्वतंत्र है, कोई भी मनमाना समय ले सकता है और समानता (ज्यामिति) प्राप्त कर सकता है। कोण समान रहता है, जिसका अर्थ है कि बाद की तरंगें प्रारंभिक समय के बीच उत्पन्न होती हैं t = 0 और अंतिम बार t समान त्रिभुजों का निर्माण करेगा, जो कि दिखाए गए दाएं अंत बिंदुओं के साथ होगा।

रिवर्स चेरेंकोव प्रभाव

नकारात्मक-सूचकांक मेटामटेरियल्स नामक सामग्रियों का उपयोग करके एक रिवर्स चेरेंकोव प्रभाव का अनुभव किया जा सकता है (सबवेवलेंथ माइक्रोस्ट्रक्चर वाली सामग्री जो उन्हें एक प्रभावी औसत संपत्ति देती है जो उनके घटक सामग्री से बहुत अलग होती है, इस मामले में नकारात्मक पारगम्यता और नकारात्मक पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) होती है)। इसका अर्थ यह है कि, जब एक आवेशित कण (आमतौर पर इलेक्ट्रॉन) किसी माध्यम से उस माध्यम में प्रकाश के चरण वेग से अधिक गति से गुजरता है, तो वह कण उसके सामने की बजाय माध्यम से अपनी प्रगति से अनुगामी विकिरण का उत्सर्जन करता है (जैसा है) पारगम्यता और पारगम्यता सकारात्मक दोनों के साथ सामान्य सामग्री में मामला)। गैर-मेटामेट्री आवधिक मीडिया में ऐसे रिवर्स-शंकु चेरेंकोव विकिरण भी प्राप्त कर सकते हैं जहां आवधिक संरचना तरंग दैर्ध्य के समान पैमाने पर होती है, इसलिए इसे एक प्रभावी सजातीय मेटामेट्री के रूप में नहीं माना जा सकता है।

निर्वात में

चेरेंकोव प्रभाव निर्वात में हो सकता है। एक धीमी-तरंग संरचना में, जैसे यात्रा-तरंग ट्यूब (TWT) में, चरण वेग कम हो जाता है और आवेशित कणों का वेग चरण वेग से अधिक हो सकता है जबकि कम रहता है $c$. ऐसी प्रणाली में, यह प्रभाव ऊर्जा और संवेग के संरक्षण से प्राप्त किया जा सकता है जहाँ एक फोटॉन का संवेग होना चाहिए $p=\hbar \beta$ ($\beta$ चरण स्थिर है) डी ब्रोगली संबंध के बजाय $p=\hbar k$. इस प्रकार के विकिरण (वीसीआर) का उपयोग उच्च-शक्ति वाले माइक्रोवेव उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

विशेषताएं

एक कण द्वारा चेरेंकोव विकिरण की आवृत्ति स्पेक्ट्रम फ्रैंक-टैम सूत्र द्वारा दी गई है:

$${\frac {d^{2}E}{dx\,d\omega }}={\frac {q^{2}}{4\pi }}\mu (\omega )\omega {\left(1-{\frac {c^{2}}{v^{2}n^{2}(\omega )}}\right)}$$

फ्रैंक-टैम सूत्र ऊर्जा की मात्रा का वर्णन करता है $E$ चेरेंकोव विकिरण से उत्सर्जित, प्रति यूनिट लंबाई की यात्रा की $x$ और प्रति आवृत्ति $\omega$. $\mu (\omega )$ पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) है और $n(\omega )$ आवेशित कण जिस पदार्थ से होकर गुजरता है उसका अपवर्तनांक है। $q$ कण का विद्युत आवेश है, $v$ कण की गति है, और $c$ निर्वात में प्रकाश की गति है।

प्रतिदीप्ति या उत्तेजित उत्सर्जन विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के विपरीत, जिसमें विशिष्ट वर्णक्रमीय चोटियाँ होती हैं, चेरेंकोव विकिरण निरंतर होता है। दृश्यमान स्पेक्ट्रम के आसपास, प्रति यूनिट आवृत्ति सापेक्ष तीव्रता लगभग आवृत्ति के समानुपाती होती है। अर्थात्, चेरेंकोव विकिरण में उच्च आवृत्तियाँ (कम तरंग दैर्ध्य) अधिक तीव्र होती हैं। यही कारण है कि दृश्यमान चेरेंकोव विकिरण शानदार नीले रंग का दिखाई देता है। वास्तव में, अधिकांश चेरेंकोव विकिरण पराबैंगनी वर्णक्रम में होता है—यह केवल पर्याप्त रूप से त्वरित आवेशों के साथ ही दिखाई देता है; मानव आँख की संवेदनशीलता हरे रंग में चरम पर होती है, और स्पेक्ट्रम के बैंगनी भाग में बहुत कम होती है।

एक कट-ऑफ फ्रीक्वेंसी है जिसके ऊपर समीकरण है $\cos \theta =1/(n\beta )$ अब संतुष्ट नहीं हो सकता। अपवर्तक सूचकांक $n$ आवृत्ति के साथ (और इसलिए तरंग दैर्ध्य के साथ) इस तरह से भिन्न होता है कि तीव्रता कभी भी कम तरंग दैर्ध्य में नहीं बढ़ सकती है, यहां तक ​​​​कि बहुत सापेक्ष कणों (जहां v / प्रकाश की गति 1 के करीब है) के लिए भी। एक्स-रे आवृत्तियों पर, अपवर्तक सूचकांक 1 से कम हो जाता है (ध्यान दें कि मीडिया में, चरण वेग सापेक्षता का उल्लंघन किए बिना सी से अधिक हो सकता है) और इसलिए कोई एक्स-रे उत्सर्जन (या कम तरंग दैर्ध्य उत्सर्जन जैसे गामा किरणें) नहीं देखा जाएगा। हालांकि, सामग्री में कोर इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के अनुरूप आवृत्तियों के ठीक नीचे विशेष आवृत्तियों पर एक्स-रे उत्पन्न हो सकते हैं, क्योंकि अपवर्तन का सूचकांक अक्सर गुंजयमान आवृत्ति के ठीक नीचे 1 से अधिक होता है (क्रेमर्स-क्रोनिग संबंध और विषम फैलाव देखें)।

जैसा कि सोनिक बूम और बो शॉक्स में होता है, शॉक कोन (ज्यामिति) का कोण सीधे विघटन के वेग से संबंधित होता है। चेरेंकोव विकिरण के उत्सर्जन के लिए दहलीज वेग पर चेरेंकोव कोण शून्य है। कण की गति प्रकाश की गति के करीब पहुंचने पर कोण अधिकतम हो जाता है। इसलिए, चेरेंकोव विकिरण-उत्पादक चार्ज की दिशा और गति की गणना करने के लिए घटना के देखे गए कोणों का उपयोग किया जा सकता है।

चेरेंकोव विकिरण आंख में चार्ज किए गए कणों द्वारा क्कंच के समान पदार्थ से टकराने से उत्पन्न हो सकता है, जिससे चमक का आभास होता है, <रेफ नाम = टेंडरलर हार्टफोर्ड जेर्मिन लॉरोशेल 2020 पीपी। 422–429 >Tendler, Irwin I.; Hartford, Alan; Jermyn, Michael; LaRochelle, Ethan; Cao, Xu; Borza, Victor; Alexander, Daniel; Bruza, Petr; Hoopes, Jack; Moodie, Karen; Marr, Brian P.; Williams, Benjamin B.; Pogue, Brian W.; Gladstone, David J.; Jarvis, Lesley A. (2020). "रेडिएशन थेरेपी के दौरान आंखों में प्रायोगिक तौर पर देखे गए चेरेंकोव लाइट जेनरेशन". International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 106 (2): 422–429. doi:10.1016/j.ijrobp.2019.10.031. ISSN 0360-3016. PMC 7161418. PMID 31669563.</ref> ब्रह्मांडीय किरण दृश्य घटना के रूप में और संभवतः क्रांतिक दुर्घटनाओं के कुछ अवलोकन।

उपयोग करता है

लेबल किए गए जैव अणुओं का पता लगाना

बायोमोलिक्यूल की छोटी मात्रा और कम सांद्रता का पता लगाने की सुविधा के लिए चेरेंकोव विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। फॉस्फोरस -32 जैसे रेडियोधर्मी परमाणुओं को एंजाइमैटिक और सिंथेटिक तरीकों से जैव-अणुओं में आसानी से पेश किया जाता है और बाद में जैविक मार्गों को स्पष्ट करने और आत्मीयता स्थिरांक और हदबंदी दर जैसे जैविक अणुओं की बातचीत को चिह्नित करने के उद्देश्य से छोटी मात्रा में आसानी से पता लगाया जा सकता है।

रेडियोआइसोटोप और बाहरी बीम रेडियोथेरेपी की चिकित्सा इमेजिंग

रेडियोथेरेपी में एक रैखिक त्वरक से 6 MeV बीम का उपयोग करते हुए, पूरे स्तन विकिरण से गुजरने वाले रोगी की छाती की दीवार से चेरेंकोव प्रकाश उत्सर्जन।

हाल ही में, चेरेंकोव प्रकाश का उपयोग शरीर में छवि पदार्थों के लिए किया गया है। इन खोजों ने शरीर में विकिरण की मात्रा निर्धारित करने और / या पता लगाने के लिए इस प्रकाश संकेत का उपयोग करने के विचार के आसपास गहन रुचि पैदा की है, या तो आंतरिक स्रोतों जैसे इंजेक्शन रेडियोफार्मास्यूटिकल या ऑन्कोलॉजी में बाहरी बीम रेडियोथेरेपी से। रेडियोआइसोटोप जैसे पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन उत्सर्जक फ्लोरीन-18|¹⁸F और नाइट्रोजन-13|¹³N या बीटा क्षय#.CE.B2.E2.88.92 क्षय उत्सर्जक फास्फोरस-32|³²पी या येट्रियम-90|⁹⁰Y में औसत दर्जे का चेरेंकोव उत्सर्जन है और आइसोटोप ¹⁸एफ और आयोडीन-131|¹³¹नैदानिक ​​मूल्यों के प्रदर्शन के लिए मेरी मनुष्यों में इमेज ली गई है। 6 एमवी से 18 एमवी रेंज में ऊर्जा के साथ इलेक्ट्रॉन बीम या फोटॉन बीम के कारण इलाज किए जा रहे ऊतक में बाहरी बीम विकिरण चिकित्सा को पर्याप्त मात्रा में चेरेंकोव प्रकाश को प्रेरित करने के लिए दिखाया गया है। इन उच्च ऊर्जा एक्स-रे से प्रेरित माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों का परिणाम चेरेंकोव प्रकाश उत्सर्जन में होता है, जहां पता चला संकेत ऊतक के प्रवेश और निकास सतहों पर चित्रित किया जा सकता है।

परमाणु रिएक्टर

TRIGA ओपन पूल रिएक्टर में चेरेंकोव विकिरण।

उच्च-ऊर्जा आवेशित कणों का पता लगाने के लिए चेरेंकोव विकिरण का उपयोग किया जाता है। खुले पूल रिएक्टरों में, बीटा कण (उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन) विखंडन उत्पादों के क्षय के रूप में जारी किए जाते हैं। चेन रिएक्शन बंद होने के बाद चमक जारी रहती है, जैसे-जैसे कम समय तक जीवित रहने वाले उत्पादों का क्षय होता है। इसी तरह, चेरेंकोव विकिरण खर्च की गई ईंधन छड़ों की शेष रेडियोधर्मिता को चिह्नित कर सकता है। इस घटना का उपयोग परमाणु सुरक्षा उद्देश्यों के लिए खर्च किए गए ईंधन पूल में खर्च किए गए परमाणु ईंधन की उपस्थिति को सत्यापित करने के लिए किया जाता है।

खगोल भौतिकी प्रयोग

जब एक उच्च-ऊर्जा (TeV) गामा फोटॉन या ब्रह्मांडीय किरण पृथ्वी के वायुमंडल के साथ परस्पर क्रिया करती है, तो यह अत्यधिक वेग के साथ एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी का उत्पादन कर सकती है। इन आवेशित कणों द्वारा वायुमंडल में उत्सर्जित चेरेंकोव विकिरण का उपयोग ब्रह्मांडीय किरण या गामा किरण की दिशा और ऊर्जा को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जिसका उपयोग IACT (IACT) में उदाहरण के लिए VERITAS, H.E.S.S., MAGIC (दूरबीन) जैसे प्रयोगों द्वारा किया जाता है। ). उन आवेशित कणों द्वारा पानी से भरे टैंकों में उत्सर्जित चेरेंकोव विकिरण का उपयोग व्यापक एयर शावर प्रयोग हाई एल्टीट्यूड वाटर चेरेंकोव प्रयोग, पियरे ऑगर वेधशाला और अन्य परियोजनाओं द्वारा समान लक्ष्य के लिए किया जाता है। बहुत बड़े न्युट्रीनो डिटेक्टरों में इसी तरह के तरीकों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि सुपर Kamiokande, सडबरी न्यूट्रिनो वेधशाला | सडबरी न्यूट्रिनो ऑब्जर्वेटरी (एसएनओ) और बर्फ़ के छोटे टुकड़े पूर्व में संचालित अन्य परियोजनाएं संबंधित तकनीकों को लागू करती हैं, जैसे कि STACEE, एक पूर्व सौर टॉवर जिसे गैर-इमेजिंग चेरेंकोव वेधशाला के रूप में काम करने के लिए नवीनीकृत किया गया था, जो न्यू मैक्सिको में स्थित था।

एयर शावर को मापने के लिए चेरेंकोव तकनीक का उपयोग करने वाली खगोल भौतिकी वेधशालाएं खगोलीय वस्तुओं के गुणों को निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं जो सुपरनोवा अवशेष और ब्लेज़र जैसे बहुत उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का उत्सर्जन करती हैं।

कण भौतिकी प्रयोग

See also: Cherenkov detector and Ring imaging Cherenkov detector

कण पहचान के लिए प्रायोगिक कण भौतिकी में आमतौर पर चेरेंकोव विकिरण का उपयोग किया जाता है। एक निश्चित माध्यम में उत्सर्जित होने वाले चेरेंकोव प्रकाश के गुणों द्वारा एक विद्युत आवेशित प्राथमिक कण के वेग को माप (या सीमित कर सकता है) कर सकता है। यदि कण के संवेग को स्वतंत्र रूप से मापा जाता है, तो कण के द्रव्यमान की गणना उसके संवेग और वेग से की जा सकती है (चार-संवेग देखें), और इसलिए कण की पहचान करें।

चेरेंकोव विकिरण तकनीक पर आधारित सबसे सरल प्रकार का कण पहचान उपकरण थ्रेशोल्ड काउंटर है, जो उत्तर देता है कि आवेशित कण का वेग एक निश्चित मूल्य से कम या अधिक है ($v_{0}=c/n$, कहाँ $c$ प्रकाश की गति है, और $n$ माध्यम का अपवर्तक सूचकांक है) यह देखकर कि क्या यह कण एक निश्चित माध्यम में चेरेंकोव प्रकाश का उत्सर्जन करता है। कण संवेग को जानने के बाद, एक निश्चित थ्रेशोल्ड से हल्के कणों को थ्रेशोल्ड से भारी से अलग किया जा सकता है।

डिटेक्टर का सबसे उन्नत प्रकार RICH या रिंग-इमेजिंग चेरेंकोव डिटेक्टर है, जिसे 1980 के दशक में विकसित किया गया था। RICH डिटेक्टर में, चेरेंकोव प्रकाश का एक शंकु तब उत्पन्न होता है जब एक उच्च गति वाला आवेशित कण एक उपयुक्त माध्यम से गुजरता है, जिसे अक्सर रेडिएटर कहा जाता है। यह प्रकाश शंकु स्थिति संवेदनशील प्लानर फोटॉन डिटेक्टर पर पाया जाता है, जो एक अंगूठी या डिस्क के पुनर्निर्माण की अनुमति देता है, जिसका त्रिज्या चेरेंकोव उत्सर्जन कोण के लिए एक उपाय है। फोकसिंग और प्रॉक्सिमिटी-फोकसिंग डिटेक्टर दोनों उपयोग में हैं। फोकसिंग रिच डिटेक्टर में, फोटोन एक गोलाकार दर्पण द्वारा एकत्र किए जाते हैं और फोकल प्लेन पर रखे फोटॉन डिटेक्टर पर केंद्रित होते हैं। नतीजा कण ट्रैक के साथ उत्सर्जन बिंदु से स्वतंत्र त्रिज्या वाला एक चक्र है। यह योजना कम अपवर्तक सूचकांक रेडिएटर्स के लिए उपयुक्त है- अर्थात। गैसें - पर्याप्त फोटॉन बनाने के लिए आवश्यक रेडिएटर की बड़ी लंबाई के कारण। अधिक कॉम्पैक्ट प्रॉक्सिमिटी-फोकसिंग डिज़ाइन में, एक पतली रेडिएटर वॉल्यूम चेरेंकोव प्रकाश के एक शंकु का उत्सर्जन करती है जो एक छोटी दूरी-निकटता अंतर को पार करती है-और फोटॉन डिटेक्टर विमान पर इसका पता लगाया जाता है। छवि प्रकाश की एक अंगूठी है जिसका त्रिज्या चेरेंकोव उत्सर्जन कोण और निकटता अंतराल द्वारा परिभाषित किया गया है। रिंग की मोटाई रेडिएटर की मोटाई से निर्धारित होती है। प्रॉक्सिमिटी गैप RICH डिटेक्टर का एक उदाहरण हाई मोमेंटम पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन डिटेक्टर (HMPID) है। एलिस (एक बड़ा आयन कोलाइडर प्रयोग) के लिए एक डिटेक्टर वर्तमान में निर्माणाधीन है, जो सीईआरएन में एलएचसी (लार्ज हैड्रान कोलाइडर) के छह प्रयोगों में से एक है।

यह भी देखें

• आस्केरियन विकिरण, समान विकिरण तेजी से अनावेशित कणों द्वारा उत्पन्न होता है
• शोर के रंग # नीला शोर
• ब्रेम्सरेडिएशन, विकिरण तब उत्पन्न होता है जब आवेशित कण अन्य आवेशित कणों द्वारा अवमंदित होते हैं
• प्रकाश से तेज़, सूचना के अनुमानित प्रसार के बारे में या प्रकाश की गति से तेज़ पदार्थ
• फ्रैंक-टैम सूत्र, चेरेंकोव विकिरण का स्पेक्ट्रम देता है
• हल्की प्रतिध्वनि
• प्रकाश स्रोतों की सूची
• गैर-विकिरण स्थिति|गैर-विकिरण स्थिति
• रेडियोलुमिनेसेंस
• टैचियन
• संक्रमण विकिरण

स्रोत

• Landau, L. D.; Liftshitz, E. M.; Pitaevskii, L. P. (1984). निरंतर मीडिया के इलेक्ट्रोडायनामिक्स. New York: Pergamon Press. ISBN 978-0-08-030275-1.
• Jelley, J. V. (1958). सेरेनकोव विकिरण और इसके अनुप्रयोग. London: Pergamon Press.
• Smith, S. J.; Purcell, E. M. (1953). "एक झंझरी के आर-पार घूमते स्थानीयकृत सतही आवेशों से दिखाई देने वाला प्रकाश". Physical Review. 92 (4): 1069. Bibcode:1953PhRv...92.1069S. doi:10.1103/PhysRev.92.1069.

बाहरी संबंध

• Nuclear Reactor start up on YouTube
• Nuclear Reactor starting up (alternate link) on YouTube
• Radović, Andrija (2002). "Cherenkov's Particles as Magnetons" (PDF). Journal of Theoretics. 4 (4): 1–5. Archived from the original (PDF) on 2016-03-04. Retrieved 2015-09-30.