“超光速飞行”粒子_趣味物理-查字典物理网

“超光速飞行”粒子

查字典物理网 2013-03-06

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科学家业已证明, 地球上任何物质的运动速度都不可能达到或超过真空中的光速C, 即每秒30 万公里, 但在介质中能否有粒子运动速度超过光速呢? 这时粒子怎样运动呢?

尖头汽艇航行在水面上时, 如果速度很慢, 比水浪推进速度小或相当, 我们看到的只是一系列平稳的水浪波纹.但是, 汽艇速度远远超过波纹的推进速度时, 我们会看到艇的前沿把水波`劈开', 形成`V'字形的波, 溅起`V'字形浪花.

光是一种电磁波, 它只有在真空中的速度为C, 而在折射率为n 的介质中, 电磁波的传播速度为

? =c/n

即光在介质中传播速度比在真空中传播速度小 (n>1) 现代的回旋加速器却具有把带电粒子加速到速度接近真空中光速的本领, 因此经这种回旋加速器加速的粒子在介质中运动时, 其运动速度就可能比在这种介质中传播的光的速度还要快了, 这种带电粒子就成了超光速飞行的粒子了.

带电粒子超光速飞行时有什么特点呢? 这就是苏联科学家帕维尔·切伦科夫等发现的、物理学上称之为`切伦科夫效应'的切伦科夫辐射.高速运动的带电粒子要向周围空间辐射电磁波, 因此带电粒子在介质中高速飞行时, 也要辐射电磁波, 但由于介质中电磁波的传播速度要小于带电粒子飞行的速度, 因此所有电磁波都将在带电粒子的后方, 形成了如图1 所示的, 以带电粒子为顶点的`<'字形波阵面.切伦科夫等人经研究认为, 这种带电粒子的辐射是一种连续波谱, 并呈现紫蓝色光彩, 假如读者有幸参观原子核反应堆, 或许将会直接用肉眼观看`切伦科夫效应'了.

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