न्यूक्लियर रिएक्टर में पानी क्यों चमकता है नीला

विज्ञान कथा फिल्मों में, परमाणु रिएक्टर और परमाणु सामग्री हमेशा चमकती है। जबकि फिल्में विशेष प्रभाव का उपयोग करती हैं, चमक वैज्ञानिक तथ्य पर आधारित है। उदाहरण के लिए, परमाणु रिएक्टरों के आसपास का पानी वास्तव में चमकता हुआ नीला होता है! यह कैसे काम करता है? यह चेरेंकोव विकिरण नामक घटना के कारण है।

चेरेन्कोव विकिरण क्या है? अनिवार्य रूप से, यह ध्वनि के बजाय प्रकाश को छोड़कर एक ध्वनि बूम की तरह है। चेरनकोव विकिरण के रूप में परिभाषित किया गया है विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित एक आवेशित कण माध्यम में प्रकाश के वेग की तुलना में तेजी से ढांकता हुआ माध्यम से चलता है। प्रभाव को वाविलोव-चेरेंकोव विकिरण या सेरेनकोव विकिरण भी कहा जाता है।

इसका नाम सोवियत भौतिक विज्ञानी पावेल अलेक्सेयेविच चेरेंकोव के नाम पर रखा गया है, जिन्हें प्रभाव की प्रयोगात्मक पुष्टि के लिए इल्या फ्रैंक और इगोर टैम के साथ मिलकर भौतिकी में 1958 का नोबेल पुरस्कार मिला। चेरनकोव ने पहली बार 1934 में, जब प्रभाव देखा था पानी की एक बोतल नीले प्रकाश के साथ विकिरण के संपर्क में। हालांकि 20 वीं शताब्दी तक मनाया नहीं गया और तब तक समझाया नहीं गया जब तक आइंस्टीन ने अपने विशेष सिद्धांत को प्रस्तावित नहीं किया सापेक्षता के रूप में, चेरनकोव विकिरण की भविष्यवाणी अंग्रेजी पॉलीमैथ ओलिवर हीविसाइड ने की थी 1888 में।

एक स्थिर (सी) में एक वैक्यूम में प्रकाश की गति, फिर भी जिस गति से प्रकाश एक माध्यम से यात्रा करता है c से कम है, इसलिए कणों के लिए प्रकाश की तुलना में माध्यम से तेजी से यात्रा करना संभव है, फिर भी धीमा है प्रकाश की गति से. आमतौर पर, विचाराधीन कण एक इलेक्ट्रॉन होता है। जब एक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन एक ढांकता हुआ माध्यम से गुजरता है, तो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बाधित होता है और विद्युत रूप से ध्रुवीकृत होता है। माध्यम केवल इतनी जल्दी प्रतिक्रिया कर सकता है, हालांकि, इसलिए कण के मद्देनजर एक गड़बड़ी या सुसंगत शॉकवेव शेष है। चेरनकोव विकिरण की एक दिलचस्प विशेषता यह है कि यह ज्यादातर पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में है, न कि चमकदार नीला, फिर भी यह एक निरंतर स्पेक्ट्रम बनाता है (उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के विपरीत, जिसमें स्पेक्ट्रल होता है चोटियों)।

जैसा कि चेरेंकोव विकिरण पानी से गुजरता है, आवेशित कण उस माध्यम से प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करते हैं। तो, आपके द्वारा देखे जाने वाले प्रकाश में उच्च आवृत्ति (या कम तरंग दैर्ध्य) होती है सामान्य तरंग दैर्ध्य की तुलना में. क्योंकि कम तरंग दैर्ध्य के साथ अधिक प्रकाश होता है, प्रकाश नीला दिखाई देता है। लेकिन, आखिर कोई रोशनी क्यों है? यह इसलिए है क्योंकि तेजी से चार्ज होने वाला कण पानी के अणुओं के इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है। ये इलेक्ट्रॉनों ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इसे फोटॉन (प्रकाश) के रूप में जारी करते हैं क्योंकि वे संतुलन में लौट आते हैं। आमतौर पर, इनमें से कुछ फोटोन एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं (विनाशकारी हस्तक्षेप), इसलिए आपको एक चमक नहीं दिखाई देगी। लेकिन, जब कण प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करता है तो पानी के माध्यम से यात्रा कर सकता है, सदमे की लहर रचनात्मक हस्तक्षेप पैदा करती है जिसे आप एक चमक के रूप में देखते हैं।

चेरनकोव विकिरण एक परमाणु प्रयोगशाला में आपके पानी की चमक को नीला बनाने से अधिक के लिए अच्छा है। पूल-प्रकार के रिएक्टर में, नीले चमक की मात्रा का उपयोग खर्च किए गए ईंधन की छड़ की रेडियोधर्मिता को गेज करने के लिए किया जा सकता है। कण भौतिकी प्रयोगों में विकिरण का उपयोग कणों की प्रकृति की जांच करने में मदद करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग मेडिकल इमेजिंग में और जैविक अणुओं को बेहतर ढंग से रासायनिक मार्गों को समझने के लिए लेबल और ट्रेस करने के लिए किया जाता है। चेरनकोव विकिरण तब उत्पन्न होता है जब ब्रह्मांडीय किरणें और आवेशित कण पृथ्वी के वायुमंडल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, इसलिए डिटेक्टर होते हैं इन घटनाओं को मापने के लिए, न्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए, और सुपरनोवा जैसे गामा-रे-उत्सर्जक खगोलीय वस्तुओं का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है अवशेष।

• चेरनकोव विकिरण पानी जैसे माध्यम में ही नहीं, एक वैक्यूम में भी हो सकता है। वैक्यूम में, एक तरंग का चरण वेग कम हो जाता है, फिर भी आवेशित कण वेग प्रकाश की गति के करीब (अभी तक कम) रहता है। इसका एक व्यावहारिक अनुप्रयोग है, क्योंकि इसका उपयोग उच्च शक्ति वाले माइक्रोवेव का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
• यदि सापेक्षतावादी आवेशित कण मानव आँख के विदारक हास्य पर प्रहार करते हैं, तो चेरेन्कोव विकिरण की चमक देखी जा सकती है। यह कॉस्मिक किरणों के संपर्क में आने से या परमाणु दुर्घटना में हो सकता है।