дкістю v більшої швидкості світла u в цьому середовищі. Оскільки u=c/n, де швидкість світла у вакуумі, а n - показник заломлення середовища, то умова виникнення черенковского випромінювання має вигляд v gt; c/n.
Черенковськоє світіння є когерентним випромінюванням диполів, що утворюються в результаті поляризації середовища пролетающей зарядженою часткою, і виникає при поверненні цих диполів (поляризованих атомів) у вихідне неполяризована стан. Якщо частка рухається повільно, то диполі встигають повертатися в її напрямку. Поляризація середовища при цьому симетрична щодо координати частинки. І випромінювання окремих диполів при поверненні в початковий стан гасять один одного. При русі частинки зі сверхсветовой швидкістю за рахунок запізнілої реакції диполів вони переважно орієнтуються в напрямку руху частинки. Підсумкова поляризація виявляється несиметричною щодо місця розташування частинки і випромінювання диполів нескомпенсованого.
Рис. 4 - Геометрія черенковского випромінювання. Кут? =900 -?
Фотони черенковского випромінювання испускаются під кутом? до напрямку руху частинки, причому величина цього кута визначається співвідношенням
, (1)
де? =V/c. Це співвідношення легко зрозуміти на основі принципу Гюйгенса (див. Рис. 4). Дійсно, огинає світлових хвиль для частинки, що рухається зі швидкістю v gt; u, являє собою конус, вершина якого збігається з положенням частинки в даний момент (точка Р на малюнку), а нормалі m до створюючих конуса показують напрям поширення черенковского світла. На рис. 1 показано, як частка, що проходила в момент часу t через точку Р, породила сферичну електромагнітну хвилю, яка за час? поширилася від точки Р на відстань R=u? =C?/N. За той же час частка, рухався зі швидкістю v gt; u пройшла шлях v? gt; R і опинилася в точці Р raquo ;. Хвиля від точки Р ще не встигла поширитися в речовині. Конус AP A межа області, зайнятої черенковское електромагнітної хвилею (її фронт) до моменту t +?. Кут? це кут між перпендикуляром, опущеним з точки Р на творчу конуса АР laquo ;, і лінією руху частки (прямий РР ). Очевидно, косинус цього кута дорівнює відношенню довжин відрізків R і РР ', тобто cos? =U/v=1 /? N.
Енергія частинки, конвертована в черенковское випромінювання, мала в порівнянні з її іонізаційними втратами. Число фотонів, випромінюваних на 1 см шляху, залежно від середовища (радіатора) коливається від декількох одиниць до декількох сот. Це випромінювання можна спостерігати візуально і реєструвати за допомогою фотоплівки або ФЕУ. На кольоровий фотоплівці, розташованій перпендикулярно напрямку руху частки, випромінювання, що виходить з радіатора, має вигляд кільця синьо-фіолетового кольору.
Залежність кута випромінювання? від? (1) дозволяє, визначаючи цей кут, знайти швидкість і енергію частинки. За допомогою черенковского детектора можна реєструвати частинки з енергіями аж до 100 ГеВ.
Черенковський лічильник дозволяє ефективно виділяти високоенергійні релятивістські частинки на рівні великого фону малоенергічних частинок.
Рис. 5 - Схема черенковского лічильника: зліва - конус черенковского випромінювання, праворуч - пристрій лічильника. 1 - частинка, 2 - траєкторія частки, 3 - фронт хвилі, 4 - радіатор, 5 - ФЕУ (показано розвиток лавини вторинних електронів, викликане фотоелектронну), 6 - фотокатод
1.3 Детектор перехідного випромінювання
Рис. 6 - Схема детектора перехідного випромінювання
Перехідне випромінювання, що виникає при перетині частинкою кордону розділу двох середовищ. Величина кута на малюнку сильно перебільшена.
Цей детектор реєструє заряджені частинки великої енергії по, так званому, перехідному випромінювання, що випускається ними при перетині (переході) межі розділу середовищ з різними діелектричними проницаемостями (т. е. тут випромінює сама частинка, а не середа).
Інтенсивність перехідного випромінювання пропорційна квадрату заряду частинки і (при великих енергіях) її релятивістському фактору
,
т. е. інтенсивність перехідного випромінювання високоенергійними частинки пропорційна її енергії. Основна частина перехідного випромінювання розташована в рентгенівському діапазоні частот. Випромінювання зосереджено всередині конуса з кутом відносно напрямку руху частинки. Ці властивості перехідного випромінювання дозволяють використовувати його для визначення маси та заряду частинок при дуже великих енергіях ( gt; 100 ГеВ), коли інші методи незастосовні або недостатньо ефективні. При одній і тій же енергії легкі частинки, у яких релятивістський фактор великий, виробляють набагато більш інтенсивне перехідне випромінювання, ніж важкі, що мають відносно малий релятивістський ...
