ചെറ്യെൻ‌കോഫ് വികിരണം

ഒരു ചാർജ്ജിത കണം (ഉദാ: പ്രോട്ടോൺ) ഉയർന്ന ഡൈ‌ഇലക്ട്രികതയുള്ള ഒരു അചാലകമാദ്ധ്യമത്തിലൂടെ (dielectric medium) അത്യന്തം വേഗത്തിൽ(ആ മാദ്ധ്യമത്തിൽ പ്രകാശത്തിനു കൈവരിക്കാവുന്ന വേഗതയേക്കാൾ കൂടിയ വേഗത്തിൽ) സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ പ്രസ്തുത മാദ്ധ്യമത്തിൽ നിന്ന് പ്രസരിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളെയാണ് ചെറ്യെൻ‌കോഫ് റേഡിയേഷൻ (Cherenkov radiation) എന്നു പറയുന്നത് . റഷ്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ പവേൽ അലെക്സീവിച്ച് ചെറ്യെൻ‌കോഫ് (1958ലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര നോബൽ സമ്മാനജേതാവ്) ആണു് ഈ പ്രസരണത്തിന്റെ പ്രത്യേകതകൾ കൂലംകഷമായി പഠിക്കുവാൻ ശ്രമിച്ചത്. ഈ മേഖലയിൽ അദ്ദേഹത്തിന്റെ സംഭാവനകളെ മാനിച്ചാണു് പ്രസരണത്തിനു ചെറ്യെൻ‌കോഫ് റേഡിയേഷൻ എന്നു പേരിട്ടിരിക്കുന്നതു്. ന്യൂക്ലിയാർ റിയാക്ടറുകളുടെ വിശേഷഗുണമായ നീല ദീപ്തി ചെറ്യെൻ‌കോഫ് റേഡിയേഷൻ വഴി വരുന്നതാണ്‌.

Čerenkov radiation glowing in the core of the Advanced Test Reactor.

സാങ്കേതിക വിശദീകരണം

ചെറ്യെൻ‌കോഫ് വികിരണത്തിന്റെ തത്ത്വം

പ്രകാശം ശൂന്യതയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്ന വേഗം (c) ഒരു സ്ഥിരാങ്കവും സൈദ്ധാന്തികമായി ഏറ്റവും പരമമായതുമാണെങ്കിലും ദ്രവ്യമാധ്യമങ്ങളിലൂടെയുള്ള പ്രകാശവേഗം അതിനേക്കാൾ കുറവായിരിക്കും. ശൂന്യതയുടെ പ്രകാശവേഗത്തെ ആ മാദ്ധ്യമത്തിന്റെ അപവർത്തനാങ്കം കൊണ്ടു് ഹരിച്ച ഫലമായിരിക്കും ഈ കുറഞ്ഞ വേഗത. ഉദാഹരണത്തിനു ജലത്തിലൂടെ അത് സാധാരണ സഞ്ചരിക്കുന്നത് ശൂന്യതയിലെ വേഗത്തിന്റെ 0.75 ഗുണിത വേഗതയിൽ മാത്രമാണ്. വളരെ ഉയർന്ന ഡൈഇലക്ട്രികതയുള്ള (അതായതു് വൈദ്യുതചാലകത ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ) ഒരു മാദ്ധ്യമത്തിലൂടെ(ഉദാ: ജലം) അതിന്റെ നിയതമായ പ്രകാശവേഗതയേക്കാളും ഉയർന്ന വേഗത്തിൽ ചാർജ്ജുള്ള ഒരു കണം കടന്നുപോകുമ്പോൾ പ്രാദേശികമായി ഉണ്ടാകുന്ന വിദ്യുത്കാന്തികതരംഗങ്ങളാണ് ചെറ്യെൻ‌കോഫ് തരംഗങ്ങൾ (ഒരു ദ്രവ്യമാധ്യമത്തിലെ പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയെ ഏതെങ്കിലും കണം മറികടക്കുന്നത് ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തെ നിരാകരിക്കുന്നില്ല എന്നോർക്കുക).

ചാർജ്ജുള്ള കണം അതിവേഗം കടന്നു പോകുന്ന ഡൈഇലക്ട്രിക് ദ്രവമാദ്ധ്യമത്തിലെ അണുക്കളിൽ നിന്നും ഇലക്ട്രോണുകൾ നിഷ്കാസിതരാവുകയും അണുക്കൾ ധ്രുവീകൃതമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രസ്തുതകണത്തിന്റെ വേഗം ക്രമേണ ആ ദ്രവമാധ്യമത്തിലൂടെയുള്ള പ്രകാശവേഗതയിലേക്ക് താഴുന്നതോടെ ധ്രുവീകൃതമാക്കപ്പെടുന്ന (polarized) അണുക്കളും നിഷ്കാസിതരാക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളും അവയുടെ അടിസ്ഥാന ഊർജ്ജനിലയിലേക്ക് (ground state) മടങ്ങിവരുന്നു. ഇതു സംഭവിക്കുന്നതോടെ അവയുടെ “അധിക”ഊർജ്ജം ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ ഉത്സർജ്ജിക്കപ്പെടുന്നതാണ് ചെറ്യെൻകോഫ് വികിരണമായി പുറത്തുവരുന്നതു്. സാധാരണ നിലയ്ക്ക് ഈ ഫോട്ടോണുകൾ തമ്മിൽതമ്മിൽ നശീകരണാത്മകമായ വ്യതികരണം(destructive interference) നടക്കുന്നതു മൂലം പ്രകാശം ദൃശ്യമാകുന്നില്ല. എന്നാൽ പ്രസ്തുത മാദ്ധ്യമത്തിലൂടെ പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കാവുന്ന വേഗത്തിലും കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ മുകളില്പറഞ്ഞ ചാർജ്ജിതകണം സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ ഉത്സർജ്ജിക്കപ്പെടുന്ന ഈ ഫോട്ടോണുകൾ നിർമ്മാണാത്മകമായ വ്യതികരണത്തിൽ (constructive interference) ഏർപ്പെടുമ്പോൾ പ്രകാശം കൂടുതൽ പ്രഭാപൂർണമായി ദൃശ്യമാകുന്നു.

ശബ്ദാതിവേഗവിമാനങ്ങൾ കടന്നുപോവുമ്പോൾ അനുഭവപ്പെടുന്ന ശബ്ദസ്ഫോടനത്തിനു് (സോണിൿ ബൂം) ഏകദേശം സമാനമാണു് ചെറ്യെൻ‌കോഫ് പ്രഭാവവും. അത്തരം വിമാനങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ശബ്ദം വിമാനത്തിന്റെ അതേ വേഗതയിൽ തന്നെയാണു് മുന്നോട്ടുപോവുന്നതു്. അതിനാൽ ഏതാനും സമയഇടവേളയിൽ ഉല്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ട ശബ്ദകമ്പനങ്ങളുടെ മൊത്തം ഊർജ്ജം ഒരൊറ്റ നിമിഷാർദ്ധത്തിലാണു് സ്ഫോടനസ്വഭാവത്തിൽ അത്യന്തം ഉച്ചത്തിലുള്ള ഒരൊറ്റ ഒച്ചയായി ശ്രോതാവിന്റെ ചെവിയിലെത്തുന്നതു്. ഇതുപോലെ, ഫോട്ടോണുകൾ ഉത്സർജ്ജിക്കുന്ന അധികോർജ്ജം ഒന്നടങ്കം ഒരേ താളത്തിൽ പുറത്തുവരുന്നതാണു് ചെറ്യെൻ‌കോഫ് തരംഗങ്ങളായി അനുഭവപ്പെടുന്നതു്.

കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങളിലും പ്രത്യേകം തയ്യാറാക്കപ്പെട്ട ഭൗമദൂരദർശിനികളിലും ചെറ്യെൻകോഫ് പ്രഭാവം ഉപയോഗിച്ച് ഗാമാ വികിരണങ്ങൾ തിരിച്ചറിയുകയും അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നുണ്ട്.

പുറമെ നിന്നുള്ള കണ്ണികൾ

• Hyperphysics on Čerenkov radiation