चेरनकोव के विकिरण को 19 वीं सदी की भौतिकी कहा जा सकता है, जिसने गलती से 20 वीं शताब्दी में अपना रास्ता बना लिया था। 1880 के दशक में उनकी भविष्यवाणी की जा सकती थी (और भौतिकविद
हीविसाइड द्वारा कुछ हद तक), लेकिन यह प्रभाव संयोग से खोजा गया था, संभवतः मारिया और पियरे क्यूरी द्वारा। 1930 के दशक में पावेल चेरेंकोव द्वारा इसका सावधानीपूर्वक अध्ययन किया गया था, और कुछ वर्षों के बाद
इल्या मिखाइलोविच फ्रैंक और
इगोर एवेरनिवविच टैम द्वारा इस प्रभाव के बारे में विस्तार से बताया गया था। इस घटना का अध्ययन करने के लिए इनमें से तीन भौतिकविदों को 1958 में नोबेल पुरस्कार मिला।
लगभग। perev ।: अंग्रेजी स्रोतों में, लगभग हमेशा जब चेरनकोव विकिरण का वर्णन करते हैं, लेखक क्यूरी दंपति और इस तथ्य का उल्लेख करने की जल्दी में होते हैं कि, 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, वे विकिरण के साथ अपने प्रयोगों में किसी प्रकार की नीली चमक देख रहे थे। हालांकि, वे आमतौर पर इस जानकारी के स्रोत को इंगित नहीं करते हैं; दुर्लभ मामलों में, वे लिखते हैं कि जानकारी एक कला पुस्तक, क्यूरी दंपति की जीवनी, उनकी बेटी ईवा द्वारा लिखित के आधार पर प्राप्त की गई थी।
और जीवनी में ही नीली चमक के बारे में, केवल यह कहा जाता है:
"और अंधेरे शेड के बीच, रेडियम के कीमती कणों के साथ कांच के बर्तन, बिछाए गए, अलमारियाँ की कमी के लिए, बस मेज पर, लकड़ी की अलमारियों पर दीवारों पर लगाए गए, नीले रंग के फॉस्फोरसेंट सिल्हूट के साथ चमकते हैं, जैसे कि अंधेरे में लटका हुआ है।" // "पियरे और मैरी क्यूरी", ट्रांस। फ्रेंच एस। ए। शुकरेव, एवगेनी फेडोरोविच कोर्श, एड से। 1959वह किस तरह का अवलोकन था? चेरनकोव ने उस समय दिखाई देने वाली नीली रोशनी का अध्ययन किया जब रेडियोधर्मी वस्तुएं (परमाणु युक्त होती हैं, जिनके नाभिक दूसरे नाभिक में विघटित हो जाते हैं, उच्च-ऊर्जा कणों को थूकते हैं, जिनमें इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन होते हैं) को पानी और अन्य पारदर्शी पदार्थों के बगल में रखा गया था। अब हम जानते हैं कि कोई भी विद्युत आवेशित कण, जैसे कि पानी, हवा या किसी अन्य पारदर्शी माध्यम से पर्याप्त उच्च ऊर्जा के साथ घूमने वाला एक इलेक्ट्रॉन, नीले प्रकाश का उत्सर्जन करेगा। यह प्रकाश एक कण से एक निश्चित कोण पर अपने आंदोलन की दिशा में चलता है।
क्या चल रहा है? जैसा कि फ्रैंक और टैम ने समझा, यह एक ध्वनि का झटका है, जो एक सोनिक बूम के समान होता है जो तब होता है जब एक सुपरसोनिक विमान ध्वनि की गति की तुलना में तेजी से यात्रा करता है, या उत्तेजना जो पानी के माध्यम से यात्रा करता है। एक पारदर्शी माध्यम में प्रकाश, प्रकाश और आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिक) के बीच की बातचीत के कारण एक वैक्यूम में प्रकाश की गति से अलग गति से आगे बढ़ेगा जो इस माध्यम को बनाते हैं। उदाहरण के लिए, पानी में, प्रकाश वैक्यूम की तुलना में लगभग 25% धीमा यात्रा करता है! इसलिए, एक उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन के लिए पानी में प्रकाश की गति से तेज यात्रा करना आसान है, और एक ही समय में एक वैक्यूम में प्रकाश की गति से अधिक नहीं है। यदि ऐसा कण पानी से यात्रा करता है, तो यह एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ब्लास्ट वेव बनाता है, जो घने हवा में सुपरसोनिक हवाई जहाज द्वारा बनाई गई ब्लास्ट वेव के समान होता है। यह तरंग एक कण से आती है, जैसे कि एक ध्वनि तरंग एक हवाई जहाज से आती है, और दृश्य प्रकाश सहित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के कई रूपों (तरंग दैर्ध्य) में ऊर्जा वहन करती है। इंद्रधनुष के बैंगनी छोर पर, लाल की तुलना में अधिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, इसलिए हमारी आंखों और मस्तिष्क के लिए प्रकाश ज्यादातर नीला दिखता है।
इस तरह के विकिरण कण भौतिकी में अत्यंत उपयोगी होते हैं, क्योंकि यह उच्च ऊर्जा कणों का पता लगाने का एक शानदार तरीका प्रदान करता है! न केवल हम उनके द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के लिए उच्च-ऊर्जा आवेशित कणों की उपस्थिति को देख सकते हैं, हम इस प्रकाश के विवरणों का अध्ययन करके और अधिक समझ सकते हैं। एक सटीक विकिरण पैटर्न यह निर्धारित करने में मदद कर सकता है कि (a) एक माध्यम में एक कण किस पथ का अनुसरण करता है, (b) यह कितनी ऊर्जा वहन करता है, और (c) इसके द्रव्यमान के बारे में भी कुछ करता है (क्योंकि इलेक्ट्रॉन माध्यम में बिखर जाएंगे, और भारी कण निकल जाएंगे अलग ढंग से व्यवहार करता है)। कई बहुत महत्वपूर्ण प्रयोग, जिनमें बाद में नोबेल पुरस्कार प्राप्त किया गया था, इस विकिरण पर आधारित हैं। उनमें ऐसे प्रयोग हैं, जिन्होंने न्यूट्रिनो के अध्ययन में प्रमुख भूमिका निभाई, उदाहरण के लिए,
सुपर-कमिओकांडे ।
चेरनकोव विकिरण सापेक्षता के आइंस्टीन सिद्धांत द्वारा प्रकृति के विवरण की शुद्धता की पुष्टि करने में भी बहुत उपयोगी है। कॉस्मिक किरणें - गहरे अंतरिक्ष से उड़ने वाले कण (अक्सर वायुमंडल में किसी चीज से टकराते हैं और कणों के कैस्केड का निर्माण करते हैं जो पृथ्वी पर डिटेक्टरों द्वारा पता लगाया जा सकता है), दुर्लभ मामलों में, अत्यधिक उच्च ऊर्जा हो सकती है - प्रोटॉन की ऊर्जा से 100 मिलियन गुना अधिक लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर। ये कण (जहाँ तक हम जानते हैं) सुपरनोवा जैसी शक्तिशाली खगोलीय घटनाओं में पृथ्वी से कई प्रकाश वर्ष की दूरी पर बनाए गए थे। मान लीजिए कि प्रकाश की गति एक सार्वभौमिक गति सीमा नहीं होगी, और ये कण अंतरिक्ष के निर्वात में प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करेंगे। फिर इन उच्च-ऊर्जा कणों को भी चेरेंकोव विकिरण का कारण होगा। और चूंकि उनकी यात्रा इतनी लंबी थी, इसलिए उन्होंने इस विकिरण पर बहुत ऊर्जा खो दी होगी। यह पता चला है कि यह ऊर्जा हानि बहुत तेज़ी से हो सकती है, और इस मामले में ये कण खगोलीय दूरी की यात्रा नहीं कर सकते हैं और इस तरह के उच्च ऊर्जा स्तर को बनाए रख सकते हैं, जब तक कि उनकी गति प्रकाश की गति से कम न हो।
संक्षेप में, यदि सुपरहाइग ऊर्जाओं की ब्रह्मांडीय किरणें प्रकाश की तुलना में तेजी से आगे बढ़ सकती हैं, तो हम इस तरह की ऊर्जा के साथ किसी भी ब्रह्मांडीय किरणों का निरीक्षण नहीं कर सकते, क्योंकि उन्हें पृथ्वी तक पहुंचने से पहले अपनी सारी ऊर्जा खोनी होगी। लेकिन हम उनका अवलोकन कर रहे हैं।
एक छोटी सी पकड़ है: हम लगभग सुनिश्चित हैं कि उनमें से अधिकांश के पास एक शुल्क है: उनके गुणों से संकेत मिलता है कि वे मजबूत परमाणु बातचीत में भाग लेते हैं, और एकमात्र स्थिर कण जो इस तरह की दूरी की यात्रा कर सकते हैं वे प्रोटॉन हैं, और सामान्य तौर पर, परमाणु नाभिक, और उन सभी के पास एक इलेक्ट्रिक चार्ज है। भले ही आप इस ट्रिक का उपयोग करें, लेकिन प्रतिबंधों को थोड़ा कम किया जा सकता है, लेकिन फिर भी वे काफी मजबूत रहेंगे।
इससे हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं: पराबैंगनी ऊर्जाओं की कॉस्मिक किरणें (और आमतौर पर कम ऊर्जाओं की सभी कॉस्मिक किरणें) प्रकाश की गति की तुलना में कम से कम बहुत तेज गति से आगे नहीं बढ़ सकती हैं। और अगर यह अग्रिम मौजूद है, तो प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी
सिडनी कोलमैन और
शेल्डन ग्लासो द्वारा 1990 के दशक के उत्तरार्ध में किए गए उनके अनुमान कहते हैं कि यह मूल्य एक ट्रिलियन ट्रिलियन में से दस भागों के बराबर हो सकता है। तब से, प्रयोगात्मक डेटा की बदौलत इन सीमाओं में सुधार हुआ है।
इसी तरह, यह तथ्य कि हम उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों का निरीक्षण कर सकते हैं, प्रकाश की गति के सापेक्ष उनकी गति पर प्रतिबंध लगाता है। अंतिम कथनों में से एक, जिसके बारे में मैंने पढ़ा है कि इलेक्ट्रॉनों की टिप्पणियों से लेकर 0.5 TeV तक की ऊर्जाओं के साथ यह इस प्रकार है कि इलेक्ट्रॉनों प्रकाश की गति को एक हजार ट्रिलियन से अधिक भाग से अधिक नहीं कर सकते हैं।