HOÀI NIỆM MỘT BÀI VIẾT

Một bài sau đây nữa có nói về hiện tượng̀ vật tốc chuyển động của vật chất nhanh hơn vận tốc ánh sáng trong một môi trường nào đó. Mọi người có thể tham khảo ở đây :

http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae219.cfm

Question

When high velocity particles travel faster than the speed of light in a medium they create a blue flash. This is called Cerenkov Radiation, why does this happen and why is it blue?

Asked by: Dan

Answer

Historically, Cerenkov radiation was discovered by Pavel Cerenkov in 1934, while he was studying the effects of radioactive substances on liquids. He noticed that water surrounding certain radioactive substances emitted a faint blue glow, which is now termed Cerenkov radiation.

Cerenkov radiation in the core of the nuclear reactor

Submitted by Charles Bell (who works at the plant.) This radiation, as you pointed out, comes from particles travelling at a speed greater than the speed of light in the medium in which they are moving. The explanation we have adopted for Cerenkov radiation was first given by Tamm and Franc. To clarify your question a little, only electrically charged particles emit Cerenkov radiation. The reason they emit Cerenkov radiation can be explained using the more intuitive example of the sonic boom. Normally, when an airplane travels through the air, the wings push the air in front of it out of the way. However, the signal for air to move out of the wing's way can only travel at the speed of sound (in air). So if the airplane is travelling faster than the speed of sound, the air cannot move out of the way. This creates a sudden, intense pressure drop that moves away from the wing at the speed of sound, just like the wake behind a boat. It is the sound created by the pressure change that we hear after the airplane has passed over our heads.

Cerenkov radiation in the core of the McMaster University researcah nuclear reactor

Submitted by Anton Skorucak, creator of PhysLink.com (who used to work there.)

With this example in mind, let's get back to electrically charged particles... Electrically charged particles have electric fields around them as a result of their charge. When such a charged particle is moving, the electrical field moves along with the particle. However, since the electrical field is carried by photons, it can only travel at the speed of light. If the particle is travelling faster than the speed of light in a certain medium (such as water), then it, in a sense, out-runs its electrical field. This electrical field that is left behind forms a shock front, much like our earlier example with sound. But, this shock front manifests itself in the form of light, not sound. As to why this light is blue, there are basically two reasons. In water, the blue light comes from excited atoms that emit blue light. The atoms in the water become excited by the Cerenkov shock wave and then de-excite, emitting blue light. But, another reason is that the number of photons emitted by such a charged particle is inversely proportional to wavelength. This means that more photons are emitted with shorter wavelengths, thereby tilting the spectrum to the blue side.

jimsy xin được lược dịch như sau :

Câu hỏi : Khi các hạt chuyển động nhanh hơn vận tốc ánh sáng trong môi trường chúng tạo ra những tia màu xanh . Hiện tượng này khỏi là bức xạ Cerenkov . Tại sao lại hiện tượng lại như vậy, và tại sao nó lại có màu xanh.

Trả lời : điều này xảy ra khi hạt chuyển động với vận tốc lớn hơn vật tốc ánh sáng trong môi trường mà nó đang chuyển động thì xảy ra hiện tượng trên.Đó là hiện tượn mang tên Cerenkov.

Anh Thiên Sứ kính mến,

Trong thuyết tương đối, Einstein chỉ khẳng định:

1. "vận tốc của ánh sáng là tuyệt đối" theo nghĩa không phụ thuộc vào hệ qui chiếu. Dù photon tiến tới hay rời xa ta theo bất cứ phương nào và ta di chuyển với tốc độ nào, tốc độ của photon vẫn như vậy và bằng "c".

2. Vật chất theo nghĩa được tạo thành từ các fermion (quark hoặc lepton), tức là có khối lượng, phải chuyện động với tốc độ nhỏ hơn "c".

3. Các bức xạ như photon,... chuyển động bằng tốc độ ánh sáng "c"

Vật lý hiện đại đã nhận thức được, bản thân không gian được xem là thực thể hình học (dây, màn,..) và các hạt ảo được gọi là tachion, tốc độ ánh sáng hay "c" không phải là giới hạn dành cho chúng.

Cũng theo thuyết tương đối, các khối lượng chỉ tương tác với không-thời gian và làm uốn cong các đường geodesic của không-thời gian Vũ trụ. Tức là hấp dẫn không phải là lực mà là một hiệu ứng vật lý, vật chất di chuyển trong trường hấp dẫn theo các đường geodesic của spacetime vì đó là cách di chuyển tối ưu, nhằm tối thiểu hóa thế năng.

Điều này có nghĩa là, thực ra đối tượng tương tác trực tiếp của tương tác hấp dẫn vẫn luôn luôn là không-thời gian, nó chẳng hề tương tác trực tiếp với vật chất nào cả, và cũng chính vì vậy nó luôn là hấp dẫn.

Thực vậy, Einstein đã gắng công giải thích, nhiều thế hệ các nhà khoa học khác cũng vậy, và nghiệm của pt Einstein cũng là tensor metric, tất cả đều muốn chỉ ra rằng:

"hấp dẫn chỉ là hiệu ứng hấp dẫn, chứ không phải là lực. Đi theo các đường geodesic là cách di chuyển tiết kiệm năng lượng nhất (free) của vật chất chuyển động trong không-thời gian".

Đây là sự tự nguyện, tương tác hấp dẫn chỉ điều chỉnh lại sân khấu (spacetime) còn các diễn viên vật chất thì luôn biết cách chọn đường đi phù hợp và tiết kiệm (nguyên lý tác dụng tối thiểu). Thế là vạn vật cùng tiết kiệm, ta có vũ điệu hấp dẫn.

Vì vậy, nếu ta đã công nhận "c" không phải là giới hạn tốc độ giãn nở của bản thân không gian (giãn nở lạm phát), thì sự việc phải hoàn toàn tương tự cho tương tác hấp dẫn. Tức là "c" không phải là giới hạn tốc độ cho chính cái đối tượng nghiên cứu là trường hấp dẫn trong Thuyết tương đối tổng quát.

Ngoài ra, dù bằng cách nào thì vật chất trong vũ trụ cũng phải có cách nhìn thấy nhau để ít nhất nguyên lý quán tính, nguyên lý entropy không giảm và nguyên lý bảo toàn năng-khối lượng của vũ trụ,.. không bị vi phạm.

Tóm lại, tốc độ ánh sáng "c" không phải là giới hạn tốc độ của Vũ trụ.

Anh Thiên Sứ kính mến, trên đây là các lập luận khoa học và là một trong các phát hiện của em về một vài nhận định chưa thật thấu đáo của các nhà khoa học đương đại. Em post lên diễn đàn để anh tham khảo.

NXQ

Về hiệu ứng Cerencov, thì bọn em biết rõ, nó đã được ứng dụng nhiều trong các Detector Gamma qua các tinh thể nhấp nháy. Nhờ hiệu ứng Cerencov mà tia gamma (photon năng lượng cao) khi đập vào tinh thể này (INa) sẽ sinh ra lóe sáng khả kiến (photon nhìn thấy được, có năng lượng tỉ lệ tuyến tính với năng lượng gamma), photon khả kiến này sẽ được hướng đến ống nhân quang (PMT) để làm nẩy ra quang điện tử và được khuếch đại dòng trong PMT, tương ứng với nó sẽ là một xung tín hiệu tại anod của PMT.

Tóm lại, việc vận tốc pha của các hạt có lớn hơn một ít vận tôc ánh sáng C* di chuyển trong mạng tinh thể để tạo nên hiệu ứng Cerencov không phải là điều anh tìm kiếm vì đó chỉ là một hiệu ứng liên quan đến mạng tinh thể hoặc môi trường dẫn sáng, và giá trị C* vẫn nhỏ hơn vận tốc ánh sáng trong chân không.