大爆炸速度超过光速

聚客2022-06-03  9

大家都知道有音爆,那么有光爆吗?呃,搜索了一下,发现光爆确实存在,原理和音爆差不多。而光爆现象更加剧烈,甚至在发生的过程中,可以达到超过光速的效果。而光爆在宇宙的真空环境中是无法实现的。

什么是光爆?

所谓光爆,就是当带电粒子在这种介质中运动的速度超过光速时,会产生一种特殊的发光现象。这种光爆在true 空中是做不到的,但是光在介质中的相速和群速会降低,所以运动的带电粒子在这种介质中超过光的相速是有可能的。

光爆现象常见于核反应堆的冷却水中,如果肉眼能看到微弱的蓝光。这是光的爆发,然后 音爆 现象的原理是相似的。光爆炸是苏联物理学家切伦科夫在1934年首先发现的。

光爆炸时可以超过光速。

1934年,P. Cherenkov发现高速带电粒子通过透明介质时,会发出淡蓝色的微弱可见光,称为光爆炸。光爆炸的带电粒子可以来自外源,也可以来自γ射线的康普顿散射或光电效应。切伦科夫在实验中发现,这种光爆炸的微光不同于通常的荧光或磷光,具有方向性明显、偏振性强、光谱分布随介质变化不大等一系列特征。

1937年,I. Frank和I. Tam对这种光爆炸现象进行了系统的理论研究,研究表明这种光爆炸的辐射是由于带电粒子在介质中的速度超过光速(相速)而引起的。最后这三个人因为这项工作获得了1958年的诺贝尔物理学奖。

光爆炸的利用

用光爆炸制成的测量高速粒子的探测器,可以做成探测高速粒子的切伦科夫计数器。这种新型计数器具有计数率高、分辨时间短、避免低速粒子干扰、精确测量粒子速度等优点。它广泛应用于高能物理和宇宙线实验中,在核物理和粒子物理的发展史上发挥了重要作用。1955年,张伯伦和塞格雷用这个计数器发现了反质子。

光爆炸是粒子物理中一种非常重要的研究方法。比如贝尔实验室的切伦科夫计数器,研究中微子振荡的超级神冈德,都是实际应用。一些从宇宙空进入地球大气层的高能粒子以接近光速的速度运动,可以发出光爆炸。为光爆炸设计的探测器可以探测辐射的强度和方向,从而探测高能粒子。广泛应用于中微子研究相关的实验中。

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