Китайские ученые нашли способ создать небольшой черенковский детектор — устройство для обнаружения частиц высоких энергий. В его основу ляжет открытый исследователями эффект поверхностного излучения Дьяконова — Черенкова, возникающего при взаимодействии заряженной частицы с волнами, распространяющимися по поверхности двулучепреломляющего материала. Статья опубликована в журнале eLight.
Излучение Черенкова — испускание фотонов, вызванное заряженной частицей, движущейся со скоростью, превышающей скорость света в среде. С момента открытия советским физиком П.А. Черенковым в 1934 году черенковское излучение широко исследовалось и применялось во многих областях науки: от космологии до медицины. Одно из важнейших применений — создание черенковских детекторов для обнаружения частиц высоких энергий по направлению излучения фотонов. Однако большие размеры черенковских детекторов затрудняют их использование в некоторых новых областях исследований, таких как обнаружение частиц на кристалле. Поэтому создание миниатюрных детекторов крайне актуально на сегодняшний день.
Возможным решением могут стать поверхностные волны, распространяющиеся на границе раздела двух разных материалов. Такие волны делятся на два типа: распространяющиеся вдоль границы раздела металла и диэлектрика и распространяющиеся по поверхности двулучепреломляющего материала (волны Дьяконова). Первые уже используются для усиления черенковского излучения и создания интегрированных черенковских источников света, но реализация миниатюрных детекторов все еще остается сложной задачей. Применение волн Дьяконова до сих пор было ограниченно отсутствием эффективного механизма возбуждения.
Теперь команда ученых под руководством исследователей из Наньянского технологического университета открыла новый тип излучения свободных электронов — поверхностное излучение Дьяконова — Черенкова. Оно возникает при взаимодействии свободной заряженной частицы с волнами Дьяконова, и на его основе можно будет создать миниатюрный детектор.
Ученые исследовали излучение заряженной частицы, движущейся по поверхности двулучепреломляющего кристалла, когда обнаружили, что частица обеспечивает эффективное излучение фотонов, когда скорость и траектория частицы удовлетворяют определенному условию. Кроме того, возбуждение поверхностного излучения Дьяконова — Черенкова очень чувствительно как к траектории частицы, так и к значению ее скорости. Это уникальное свойство возникает из-за направленности поверхностных волн Дьяконова и позволяет регистрировать траекторию частицы с точностью до 10 мрад.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
