切倫科夫輻射真的可以超光速嗎?

最近看到很多關於切倫科夫輻射能夠超光速的言論,那麼它真的可以超光速嗎?

切倫科夫輻射真的可以超光速嗎?

首先,我們要明確一點,切倫科夫輻射裡的超光速不是真的超光速,不是真的超過了真空中的光速,而是超過了介質中的光速而已。我們都知道光的速度在真空中的速度最快,進入介質後速度會降低。譬如說,光在玻璃裡只有三分之二的光速,而在水裡只有四分之三的光速。這是因為光是電磁波,還是會和介質分子裡的帶電部分有一點相互作用,因此等效地讓光速降低了。

切倫科夫輻射真的可以超光速嗎?

切倫科夫輻射通常發生在核反應堆中。這是為什麼呢?因為我們目前的核反應堆都是用一個大的核裂變成小的核。而主導核裂變的一個主要作用叫β輻射。是由弱相互力主導的。也就是一箇中子內部的弱相互利益讓裡面的一個下夸克變成了上夸克,所以中子轉化成質子,並放出一個電子和一個反中微子。

切倫科夫輻射真的可以超光速嗎?

β輻射的情況下有可能會產生被放出的能量極高的電子。所謂能量高,就是運動速度極快。這種電子進入介質之後速度也極快,並且在介質的運動過程中會激發電磁波。這種電磁波在介質裡面的運動速度是達不到光速的。比方說在水裡只有四分之三的光速。所以電子的能量足夠高,就可以超過在介質裡面運動的光的速度。這種時候就有了切倫科夫輻射了。

切倫科夫輻射真的可以超光速嗎?

其實這本質上和超音速的原理差不多。飛機超音速的時候,由於飛機作為噪聲源,它的速度比音速還要快,所以當它自己發出噪音後,它自己還會衝上去撞到它自己發出的噪音上。這個過程就產生了新的阻力——音障。這個音障會在碰撞區域性產生極高的能量密度。所以,這就是為什麼超音速飛機在突破音障的時候會出現一個類似於小裙子一樣的東西,而這就是能量密度瞬時超高的表現。

切倫科夫輻射真的可以超光速嗎?

那麼切倫科夫輻射也差不多,β輻射出來的電子運動速度超過了自己激發的電磁波速度,也就是區域性會有超高的能量密度。這個可以簡單理解為“光障”,原理和音障幾乎可以進行類比,“光障”的能量密度非常高,所以就會有這種藍色的光射出。因為藍光的能量很高,而這就是切倫科夫輻射。

所以,總結來說,切倫科夫輻射並不是真正意義上的超光速。

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