إشعاع سيرنكوف (Cerenkov Radiation)

اكتشف سيرنكوف عام 1934 م انبعاث ضوء مرئي عند مرور شعاع من الإلكترونات السريعة في وسط شفاف. وهذا ما يمكن مشاهدته عند النظر إلى مفاعل بركة السباحة حيث يبين الشكل (1) كيف يبدو قلب المفاعل للعيان وهو يشع الضوء الأزرق المنظور. ينتج هذا الإشعاع عند مرور جسيمات سريعة في وسط شفاف للضوء وذلك بشرط أن تكون سرعتها داخل الوسط أكبر من سرعة الضوء فيه.

يبين الشكل (2) آلية انطلاق إشعاع سيرنكوف. حيث نجد أن موجة الضوء المنبعث يصل إلى نقطة B بينما يكون الجسيم قد وصل إلى نقطة (D). وذلك خلال زمن قدره (t). وباعتبار أن سرعة الجسيم داخل الوسط تساوي v وسرعة الضوء في نفس الوسط هي (C_m) فإنه من المثلث ABD نجد أن:

فإذا كان معامل انكسار الضوء في الوسط هو n فإن:

حيث C سرعة الضوء في الفراغ

وبالتعويض في المعادلة السابقة عن _mC نجد بأن:

(20.12)     ...........

وتمثل هذه المعادلة شرط انطلاق إشعاع سيرنكوف.

لقد وجد أن مدى هذا الإشعاع يتراوح طوله الموجي بين  A 5000 وحتى طول موجة الضوء فوق البنفسجي.

كما تبين المعادلة السابقة أن إشعاع سيرنكوف ينطلق في اتجاه معين تحدده الزاوية θ. ويعتبر إشعاع سيرنكوف مهماً للكشف عن الجسيمات المشحونة عالية الطاقة حيث تبلغ سرعتها في الوسط أكبر من سرعة الضوء فيه . كما ويمكن استخدام هذا التفاعل لتعيين شحنة هذه الجيمات وذلك باعتبار أن معدل فقد الجيم للطاقة عن طريق الإشعاع يتناسب مع مربع شحنته أي أن:

وبالتالي يمكن قياس الشحنة المطلقة التي يحملها الجيم.

ويمكن تفسير انطلاق إشعاع سيرنكوف باعتبار أن أية شحنة تتحرك بعجلة سوف تشع طاقة على شكل موجات كهرومغناطيسية. وحيث أن هذه الطاقة سوف شع عند كل نقطة من مسار الجسيم فإنه لكي ترى هذه الموجات فيجب أن يحدث تداخل بناء Constructive فيما بينها وبينما إيجاد هذا الشرط باستخدام مبدأ هايجنز في تداخل موجات الضوء. ومن الشكل (2) نجد أن هذا الشرط يعني أنه عندما تصل صدور الموجات إلى الخط BD فإن الجسيم يكون عند نقطة D ومن ثم يمكن استنتاج شرط انطلاق إشعاع سيرنكوف كما تبينه معادلة (1).