체렌코프 효과

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개량 실험로의 노심에서 일어나는 체렌코프 복사 효과.
리드 연구용 원자로에서 일어나는 체렌코프 복사 효과.
체렌코프 효과를 설명한 애니메이션.

체렌코프 효과(Čerenkov效果, 영어: Čerenkov effect), 바빌로프-체렌코프 효과(Vavilov–Cherenkov radiation) 라고도 한다.[1] 하전 입자(예:전자)가 매질에서의 빛의 위상속도()보다 더 빠른 속도로 유전체 매체를 통과할 때 전자기파를 방출하는 효과다. 수중 원자로가 푸른 빛을 내는 특성을 가진 이유는 이 효과를 통해 방출되는 전자기파 때문이다. 그리고 이 때 방출되는 전자기파를 체렌코프 복사(영어: Čerenkov radiation)라고 부른다.

체렌코프 효과의 이름은 발견자인 소비에트 연방의 물리학자 파벨 알렉세예비치 체렌코프의 이름을 따서 붙여졌다. 체렌코프는 이 효과를 1934년 처음으로 발견하고 이 공로로 1958년 노벨 물리학상을 수여받았다.[2] 이 효과에 대한 이론은 후에 이고르 탐일리야 프란크아인슈타인특수 상대성 이론을 기반으로 하여 발전시켰다. 그들 또한 체렌코프와 함께 노벨상을 수상했다.

체렌코프 효과는 영국수리 물리학자이자 전기 공학자인 올리버 헤비사이드가 1988-89년 출판했던 논문에 의해서 이론적으로 예견된 바가 있다.[3]

물리적 유래[편집]

전기역학에 따르면, 진공 상태에서의 빛의 속도보편적인 상수(c)를 갖는다. 하지만 빛이 타 매질 내에서 전파되는 속도는 c보다 상당히 낮을 수 있다. 실제 예를 들자면, 속에서의 빛 전파 속도는 0.75c에 불과하다. 물질은 핵반응을 통해, 또는 입자 가속기 속에서 이 이상으로 가속할 수 있다. (하지만 여전히 c 미만의 속도를 가짐) 체렌코프 효과는 대전 입자, 그 중에서도 가장 일반적으로 전자가 그 매질에서의 광속보다 더 빠른 속도로 유전체 (전기학상으로 분극 가능한) 매체를 통과할 때 생긴다.

이 때 말하는 빛의 속도는 빛의 군속도가 아닌 위상 속도이다. 위상 속도는 주기적으로 매질을 사용함으로써 극적으로 바꿀 수 있으며, 이 경우에는 최소 입자 속도에 도달하지 않더라도 체렌코프 효과를 관찰할 수 있다. (이것은 스미스-퍼셀 효과로 알려져 있다.) 광자 결정등의 복잡하고 주기적인 매질에서는 역방향 방사선과 같은 특이하고 다양한 체렌코프 효과의 모습을 관찰할 수 있다. (일반적으로 체렌코프 효과는 입자 속도의 예각 방향으로 방사된다.)[4]

각주[편집]

  1. 대체 가능한 철자 : Cherenkov, Čerenkov, Cerenkov, 그리고 Vavilov, Wawilow.
  2. Cerenkov, P.A., "Visible Emission of Clean Liquids by Action of γ Radiation", Doklady Akad. Nauk SSSR 2 (1934) 451. Reprinted in Selected Papers of Soviet Physicists, Usp. Fiz. Nauk 93 (1967) 385. V sbornike: Pavel Alekseyevich Čerenkov: Chelovek i Otkrytie pod redaktsiej A. N. Gorbunova i E. P. Čerenkovoj, M.,"Nauka, 1999, s. 149-153.
  3. Nahin, P. J. (1988). 《Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age》. 125–126쪽. ISBN 9780801869099. 
  4. Luo, C.; Ibanescu, M.; Johnson, S. G.; Joannopoulos, J. D. (2003). “Cerenkov Radiation in Photonic Crystals” (PDF). 《Science299 (5605): 368–71. Bibcode:2003Sci...299..368L. doi:10.1126/science.1079549. PMID 12532010. 

바깥 고리[편집]