什么是切倫科夫輻射?
切倫科夫輻射是當組成原子的帶電粒子(即電子和質子)在特定介質中以超過該介質中光速運動時發出藍色輝光的一種能量形式。這一現象以發現它的物理學家帕維爾·切倫科夫的名字命名。后來,物理學家伊利亞·弗蘭克和伊戈爾·塔姆解釋了這一現象,因此,三人共同獲得了1958年諾貝爾物理學獎。
怎么會有物體運動速度比光速還快?
在真空中,任何物體的運動速度都不可能超過光速。然而,在其他介質中,一些粒子有可能以超過該介質中光速運動。例如,在水這種介質中,光會減速到其正常速度的75%,但有些粒子不會大幅度減速,甚至可以超過光在水中的速度運動。每當這種情況發生時,就會產生藍色或紫色的輝光。

圖為中國一座反應堆的內部。切倫科夫輻射存在于核反應堆中燃料周圍的水中。以極高速度運動的帶電粒子是堆內反應的副產品。(圖片來源:中核集團)
為什么切倫科夫輻射是藍色的?
例如,在水中,當帶電粒子的運動速度超過光速時,它們會擾動途經原子的能量平衡。為了恢復平衡,這些原子釋放出光子——構成可見光的粒子類型,產生可見光 “沖擊波”。這與超音速運動時產生的音爆效果相同,不過是呈光譜形式。
人眼感知的不同顏色實際上是由光子組成的不同類型的波。
由于切倫科夫輻射過程中的高能量作用,光子以高頻率、短波長的波的形式傳播,這是藍色和紫色的特征。頻率越高,波長越短,人眼看到的光就越偏藍色或偏紫色。紫外光對人眼來說是不可見的,但可用測量切倫科夫輻射的特定工具來檢測。
切倫科夫輻射有哪些應用?
浸沒在水中的放射性材料中通常發生切倫科夫輻射。核材料(放射性材料作為其中一個副產品)可用于和平目的(如能源生產),但也可用于核武器。
國際原子能機構(原子能機構)的任務包括核查核材料和核設施是否一直用于和平用途。各國根據其保障協定向原子能機構申報其核材料的場所、數量、化學成分、物理形式和用途,而原子能機構則核實國家報告的信息是否完整和準確。???? ?
通過使用專門設備,即下一代切倫科夫觀察裝置(XCVDs)或數字式切倫科夫觀察裝置(DCVDs),來測量發射的光,核保障視察員可分析核設施和其他場所的核材料,并將這些數據與國家報告的信息進行比較。例如,視察員們可以測量貯存核反應堆乏燃料的水池中存在的切倫科夫輻射,并確定報告的乏核燃料數量是否準確。通過這種方式,他們可以檢測是否有任何來自乏核燃料的核材料被轉用于非和平用途。
點擊鏈接了解更多關于核保障技術和設備的使用。
原子能機構的作用是什么?
- 原子能機構通過一套技術措施或保障,核實各國是否履行其僅為和平目使用核材料和技術的國際法律義務。原子能機構獨立的核查工作使其能夠在防止核武器擴散方面發揮不可或缺的作用。
- 原子能機構的保障是國際安全體系的重要組成部分。《不擴散核武器條約》(NPT)是防止核武器擴散的全球努力的基石。根據該條約第三條的規定,每個無核武器締約國都必須與原子能機構締結全面保障協定。
- 核技術領域正在不斷擴展。受原子能機構保障的核材料數量和核設施數量也正穩步增加。點擊鏈接閱覽原子能機構主要保障事實。