ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ - ЧЕРЕНКО́ВА - ВАВИ́ЛОВА ИЗЛУЧЕ́НИЕ (эффект Вавилова - Черенкова), возникает при движении в веществе заряженных частиц со скоростью, превышающей фазовую скорость света (см. ФАЗОВАЯ СКОРОСТЬ) в этом веществе.
Обнаружено в 1934 г. П. А. Черенковым (см. ЧЕРЕНКОВ Павел Алексеевич) при исследовании свечения растворов солей урана под действием g-лучей радия. Оказалось, что все чистые прозрачные жидкости при пропускании через них g-лучей начинают светиться. При этом яркость свечения мало зависела от химического состава жидкостей, излучение имело поляризацию с преимущественной ориентацией электрического вектора вдоль направления первичного пучка, и, в отличие от люминесценции (см. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ), не наблюдалось ни температурного, ни примесного тушения. С. И. Вавиловым (см. ВАВИЛОВ Сергей Иванович), под руководством которого работал П. А.Черенков, была высказана гипотеза, что свечение связано с движением быстрых электронов, возникающих под действием g-лучей в результате Комптона эффекта (см. КОМПТОНА ЭФФЕКТ), выбиваемых g-квантами радия, а не вызвано люминесценцией жидкости.
Природа излучения была объяснена в 1937 г. И. Е. Таммом (см. ТАММ Игорь Евгеньевич) и И. М. Франком (см. ФРАНК Илья Михайлович). В 1958 г. П. А.Черенков, И. Е.Тамм и И. М .Франк за открытие и объяснение этого эффекта были удостоены Нобелевской премии по физике.
Пока заряженная частица движется со скоростью v < c/n, (с - скорость света в вакууме, а n - показатель преломления света данной среды), она может излучать электромагнитные волны лишь при ускоренном движении. Тамм и Франк показали, что при скорости движения частицы v > c/n, даже двигающейся равномерно, происходит излучение электромагнитных волн.
Условие возникновения излучения Вавилова -Черенкова и его направленность могут быть пояснены с помощью принципа Гюйгенса - Френеля (см. ГЮЙГЕНСА - ФРЕНЕЛЯ ПРИНЦИП). Для этого каждую точку траектории заряженной частицы считают источником волны, возникающей в момент прохождения через нее заряда. Под действием электрического поля движущегося электрона среда поляризуется. Поляризуясь и возвращаясь затем в исходное состояние, атомы среды, расположенные вдоль движения электрона, испускают электромагнитные световые волны. В оптически изотропной среде такие парциальные волны будут сферическими, так как они распространяются во все стороны с одинаковой скоростью u = с/n. Если скорость электрона v меньше скорости распространения света в среде, то электромагнитное поле обгоняет электрон, и вещество успеет поляризоваться в пространстве перед электроном. Так как поляризация среды перед электроном и за ним противоположны по направлению, излучения противоположно поляризованных атомов гасятся. Когда скорость движения электрона в прозрачной среде превышает фазовую скорость распространения света в этой среде, возникает излучение. Это излучение распространяется лишь по направлениям, составляющим острый угол с траекторией частицы, т.е. вдоль образующих конуса, ось которого совпадает с направлением скорости частицы, при этом:
cosq = c/nv.
Скорость света в оптически анизотропных средах зависит от направления его распространения, поэтому парциальные волны в этом случае не являются сферами. Поэтому обыкновенному и необыкновенному лучам будут соответствовать разные конусы, и излучение будет возникать под разными углами к направлению движения частицы.
Излучение Вавилова - Черенкова возникает не только при движении электрона в среде, но и при движении любой заряженной частицы, если она движется быстрее скорости света в этой среде. Для электронов в жидкостях и твердых телах такое условие начинает выполняться уже при энергиях ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ 105 эВ (такие энергии имеют многие электроны радиоактивных процессов). Более тяжелые частицы должны обладать большей энергией, например протон, масса которого в ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ2000 раз больше массы электрона, для достижения необходимой скорости должен обладать энергией ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ 108 эВ (такие протоны можно получить только в современных ускорителях).
На основе эффекта Вавилова - Черенкова разработаны экспериментальные методы исследования, которые широко применяются в ядерной физике как для регистрации частиц, так и для изучения их природы, определения их энергии, знака, заряда. При помощи черенковского счетчика (см. ЧЕРЕНКОВСКИЙ СЧЕТЧИК) был открыт антипротон (см. АНТИПРОТОН).
