تابش چرنکوف چیست؟

0

در روز ۲۳ سپتامبر ۲۰۱۱ (برابر با اول مهر ماه ۹۰) فیزیکدانان آزمایش نوترینوی ایرا( OPERA) اعلام کردند که موفق به ثبت نوترینوهایی شده‌اند که فاصله ۷۳۰ کیلومتری مسیر خود در این آزمایش را با سرعتی بیش از سرعت نور طی کرده‌اند. این خبر بلافاصله سر و صدای زیادی را در رسانه‌های علمی جهان ایجاد کرد؛ چرا که در نگاه اول به نظر می‌رسید سبقت گرفتن نوترینوها از نور عملا با نظریه نسبیت خاص اینشتین در تناقض باشد. به همین دلیل هم بسیاری از کارشناسان از همان ابتدا نسبت به نتایج آزمایش اپرا به دیده تردید نگریستند و دست آخر هم معلوم شد که حق با آن‌ها بوده است.

ظاهرا یکی از سیم‌هایی که اطلاعات سیگنال‌های زمانی GPS را منتقل می‌کرده اتصالی داشته و همین مسأله سبب ثبت داده‌های نادرست در آزمایش اپرا شده بود. سرانجام هم با استعفای مدیر گروه پژوهشی اپرا این ماجرا که به یکی از جنجالی‌ترین اشتباهات علمی قرن بیست و یکم تبدیل شده بود خاتمه پیدا کرد. اما نتایج اشتباه آزمایش اپرا خالی از فایده هم نبود؛ چراکه حداقل سبب شد فیزیکدان‌ها یک بار دیگر بعضی نظریاتی را که امکان پیشی گرفتن از سرعت نور را تحت شرایطی مجاز می‌دانند مجددا مرور کنند.

سؤال این است که آیا حرکت با سرعتی فراتر از سرعت نور اساسا ممکن است یا خیر؟

می‌دانیم که بر اساس نظریه نسبیت خاص اینشتین، هیچ ذره‌ای که جرم سکون حقیقی بزرگ‌تر از صفر داشته باشد نمی‌تواند در فضا با سرعتی بیش از سرعت سیر نور حرکت کند چرا که برای رساندن چنین ذره‌ای به سرعت نور، بینهایت انرژی لازم داریم (جرم سکون فوتون صفر است و بنابراین مشکلی با این مسأله ندارد). با توجه به آنچه بیان شد می‌بینیم که محدودیت رسیدن به سرعت نور و حتی فراتر رفتن از آن به هیچ وجه مطلق نیست؛ بلکه شرایطی دارد. به عبارتی تحت شرایط ویژه‌ای عبور از سرعت نور اساسا ممکن و میسر است. در این مقاله برخی از این حالت‌های شگفت‌انگیز را با همدیگر مرور می‌کنیم.

تابش اسرارآمیز چرنکوف

بر اساس نسبیت خاص هیچ ذره‌ای با جرم حقیقی بزرگتر از صفر نمی‌تواند به سرعت نور در خلا که یک ثابت جهانی است – برسد. بر این اساس اولین گزینه‌ای که برای سبقت گرفتن از نور به ذهن می‌رسد آن است که سرعت نور را کم کنیم و این اتفاقی است که به طور طبیعی در تمامی اجسام شفاف رخ می‌دهد. به عنوان مثال سرعت نور در آب تنها ۷۵ درصد سرعت آن در خلا است و بنابراین هیچ محدودیتی برای عبور از این سرعت از نگاه نسبیت خاص اینشتین وجود ندارد.

لیزر هموروئید درمان بواسیر در کلینیک تخصصی هموروئید تهران

در سال ۱۳۱۳٫۱۹۳۴ یک فیزیکدان روس به نام پاول الکسیویچ چرنکوف برای نخستین بار موفق شد این نوع سبقت گرفتن ذرات از نور را به طور تجربی مشاهده کند. چرنکوف در آزمایش خود مشاهده کرد چنانچه یک بطری شفاف پر از آب را در معرض تابش‌های رادیواکتیو بتا قرار دهیم، نور آبی رنگ اسرارآمیزی از آب درون بطری گسیل می‌شود. منشأ این نور آبی رنگ اسرارآمیز برای فیزیکدان‌ها به معمایی تبدیل شده بود تا اینکه تقریبا سه سال بعد دو فیزیکدان به نام‌های ایلیا فرانک و ایگور تام با استفاده از معادلات نسبیت خاص اینشتین موفق شدند منشأ نور آبی اسرارآمیز را توضیح دهند.

آن‌ها نشان دادند که هر وقت یک ذره باردار با سرعتی بیش از سرعت نور در محیط شفافی حرکت کند، بخشی از انرژی خود را به صورت طیفی از قوتونها گسیل می‌کند. محاسبات فرانک و تام نشان داد که فوتون‌های این تابش اسرارآمیز در امتداد یک مخروط نوری از ذره باردار در حال حرکت گسیل می‌شوند (دقیقا همانند مخروط ماخ که وقتی یک هواپیمای مافوق صوت با سرعتی فراتر از سرعت صوت در هوا حرکت می‌کند شکل می‌گیرد). بدین ترتیب مشخص شد که نور آبی رنگ اسرار آمیزی که چرنکوف در آزمایش خود مشاهده کرده بود در واقع از الکترون‌هایی گسیل می‌شده که با سرعتی بیش از سرعت نور از آب درون بطری عبور می‌کردند. به مناسبت این کشف بسیار مهم جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۳۳۷/ ۱۹۵۸ به طور مشترک به چرنکوف، فرانک و تام اهدا شد.

   

پستهای اخیر

۵ آیین درخشان که افراد بسیار موفق هر روز از آن‌ها پیروی می‌کنند

اغلب اوقات، وقتی می‌خواهیم درباره بهره‌وری صحبت کنیم؛ صرفا عادت‌ها و نکات مجرد و مجزای از یکدیگر را بیان می‌کنیم؛ در حالی‌که بیشتر به یک سیستم نیاز داریم. افراد مثبت و موفق از چه برنامه‌ای استفاده می‌کنند؟ چه سیستمی از نظر علمی اجازه…

یک مینی‌سریال عالی تازه: «میر» از «ایست‌تاون» با بازی کیت وینسلت و گای پیرس

داخل یک سایت دانلود بود که در عکس‌های بندانگشتی مربوط به سریال‌های تازه، یک لحظه عکس کیت وینسلت را دیدم. خب، وقتی می‌بینی که کیت وینسلت با آن سابقه درخشان در بازیگری سینمایی، در سریالی شرکت کرده، نمی‌توانی از آن صرف‌نظر کنی. اسم…

اپل سرویس پادکست اشتراکی راه‌اندازی کرد: گوش دادن بدون تبلیغات و دسترسی به محتواهای اختصاصی

اپل سرویس اشتراکی پادکست پلاس را برای ارائه خدمات و مزایای بیشتر به کاربران راه‌اندازی کرد. مدت‌ها بود سرویس و اپلیکیشن Apple Podcast بدون تغییراتی به کار خود ادامه می‌داد و اینک اپل خبرهای خوبی برای کاربران این سرویس دارد. اپل در مراسم…

اپل تی‌وی ۴K جدید معرفی شد: با تراشه A12 بیونیک و ریموت کاملا جدید

اپل یک مدل جدید از محصول Apple TV 4K خود با تراشه ارتقایافته‌تر و برخی ویژگی‌های جدید معرفی کرد. اپل تی‌وی 4K جدید از تراشه آشنای A12 Bionic سود می‌برد تا تصاویر ویدئویی HDR را با نرخ فریم ریت بالاتر اجرا کند. به علاوه، تراشه جدید قدرتی…

آیپد پرو جدید با پردازنده M1،نمایشگر حیرت‌انگیز مجهز به فناوری مینی LED و پشتیبانی از ۵G معرفی شد

اپل امشب در مراسم Sprint Loaded از آیپد پرو پرچم‌دار جدید خود رونمایی کرد. آیپد پرو ۱۲.۹ اینچی جدید کاملا یک دستگاه ارتقایافته و مجهز به فناوری‌های جدید و پیشگام اپل از جمله پردازنده M1، پشتیبانی از 5G و فناوری نمایشگر مینی LED به همراه یک…

اپل یک آی‌مک نازک با پردازنده M1 و رنگ‌بندی متنوع و جذاب معرفی کرد

اپل امشب در مراسم بهار خود از یک مدل کامپیوتر iMac بازطراحی شده و باریک‌تر، پردازنده اپل سیلیون M1 و کیس‌های رنگی و بسیار متنوع رونمایی کرد. اپل می‌گوید این آی‌مک از ابتدا برای استفاده M1 طراحی شده است. آی‌مک جدید دارای نمایشگر ۲۴ اینچی…

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.