​Международный коллектив ученых, в который вошли исследователи из Томского политехнического университета, добился прямого наблюдения так называемого дифракционного излучения Вавилова — Черенкова в видимом диапазоне.

В ходе эксперимента ученым удалось показать, что это излучение возникает, когда пучок заряженных частиц пролетает мимо прозрачного диэлектрика, а не проходит сквозь него, как в традиционных схемах. При этом его мощности оказалось достаточно, чтобы дать информацию о характеристиках самого пучка, хотя ранее считалось, что этот эффект незначителен и не представляет интереса. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Излучение Вавилова - Черенкова было открыто отечественным ученым Павлом Черенковым, а в 1958 он вместе с учеными, объяснившими это явление, получил Нобелевскую премию. Излучение возникает при движении заряженной частицы через прозрачный диэлектрическую среду (например, воду) со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде. Это излучение можно наблюдать визуально, пример - характерное голубое свечение в бассейне ядерного реактора.

"Это излучение чрезвычайно полезно в физике частиц, ведь благодаря ему можно измерить характеристики заряженных частиц, которые проходят сквозь диэлектрик, - рассказывает один из авторов статьи Александр Потылицын из Томского политехнического университета. - Детекторы на основе этого эффекта сегодня используются и в лазерно-плазменных лабораториях, токамаках и в ускорителях, например, Большом адронном коллайдере (БАК). Но здесь встает проблема: когда частица проходит через среду, она рассеивается, теряет энергию. В некоторых случаях этими эффектами можно пренебречь, а в некоторых нет. Поэтому нужны так называемые невозмущающие методы диагностики пучков частиц, получаемых на современных ускорителях".

Ранее ученые считали, что черенковское излучение, возникающее, когда частицы проходят в непосредственной близости от диэлектрика, а не пересекают его, слишком мало, чтобы брать его во внимание. Результаты моделирования, проведенного учеными Томского политехнического университета, и непосредственного эксперимента, прошедшего на американском ускорителе в Корнеллском университете, опровергли это мнение.

Во время эксперимента пучок позитронов проходил вблизи кварцевой призмы - на расстоянии менее 1 миллиметра. Генерируемое черенковское излучение из призмы отражалось от зеркала и собиралось линзой, а затем детектировалось чувствительной фотокамерой. По характеристикам зафиксированного светового пятна и можно судить о параметрах исходного пучка позитронов, причем подобную диагностику можно проводить очень быстро, в режиме онлайн, что позволит техническому персоналу, оперативно принимать решения по корректировке установки.

"Результаты эксперимента показали, что генерируемое черенковское излучение не оказывает существенного влияния на параметры пучка, - отмечает Потылицын. - При этом результаты хорошо описываются нашей моделью. Следующий этап наших исследований - диагностика субмикронных пучков, которую невозможно провести существующими инструментами. Мы планируем провести эксперимент на японском ускорителе в городе Цукуба, в Организации по изучению высокоэнергетических ускорителей (КЕК), обладающем необходимыми параметрами пучка, чтобы доказать возможность использования черенковского излучения в таком невозмущающем формате для диагностики субмикронных пучков. Полученные результаты могут использоваться при создании следующей установки, сравнимой по масштабам с БАК, - Международного линейного коллайдера в Японии".

Похожие новости

  • 29/06/2018

    Как ученые ТПУ помогают искать жизнь во Вселенной

    ​Исследование межзвездной среды, поиск экзопланет, изучение Солнечной системы - все это происходит в основном в лабораториях, где обрабатываются данные с межпланетных космических станций или мощных телескопов.
    173
  • 31/05/2018

    ​Ученые ТПУ улучшат разрешение оптических микроскопов

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Бангорского университета (Великобритания) предложили способ улучшить разрешение оптических микроскопов, работающих в режиме «на отражение», то есть способных визуализировать материалы, не пропускающие свет.
    170
  • 03/08/2016

    Разработки ТПУ помогут создать рентгеновский лазер, сканирующий организм на уровне молекул

    ​Томский политехнический университет заключил договор о научном сотрудничестве с Национальной Лабораторией DESY (Германия) - одним из крупнейших европейских физических центров.  В числе важнейших проектов DESY — создание рентгеновского лазера European XFEL.
    1010
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1127
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1300
  • 30/11/2016

    Ученые ТПУ и СО РАН создают модифицированные металлы для строительства космических аппаратов

    ​Ученые Томского политехнического университета и Института сильноточной электроники СО РАН разработали метод нанесения на металлы износостойких покрытий с их последующим вплавлением в подложку. Такие модифицированные материалы, благодаря сочетанию легкости, коррозийной стойкости и прочности, могут использоваться в машиностроении, авиа- и космостроении.
    1399
  • 11/10/2016

    Ученые из России и Болгарии создали лазер для точной навигации самолетов

    ​Сотрудники Томскго государственного университета (ТГУ) совместно со специалистами болгарской компании создали многоволновой лазер на парах металлов, который может обеспечивать более точную навигацию самолетов и судов в условиях плохой видимости.
    1018
  • 05/05/2017

    Ученые ТГУ создают полупроводники на основе сверхтонких органических пленок

    ​Ученые из Томского государственного университета научились выращивать полупроводники из органических молекул принципиально новым методом - самосборки из газовой фазы. Сверхтонкие пленочные структуры толщиной в несколько десятков молекул позволяют создавать полупроводники с улучшенными характеристиками для использования в устройствах нано и микроэлектроники.
    657
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1482
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    805