Tscherenkow-Licht
Als Tscherenkow-Licht (benannt nach Pawel Alexejewitsch Tscherenkow (1904-1990)) bezeichnet man im engeren Sinn eine bläuliche Leuchterscheinung, die beim Durchgang schneller Elektronen durch Wasser hervorgerufen wird und insbesondere in Abklingbecken von Kernkraftwerken zu beobachten ist. Die schnellen Elektronen sind hierbei durch radioaktiven Zerfall hervorgerufene Betastrahlung und durch Stoßprozesse von Neutronen und Gammaquanten an Atomen hervorgerufene Sekundärelektronen.
Im weiteren Sinn wird darunter die Strahlung verstanden, die entsteht, wenn sich geladene Teilchen in Materie mit höherer Geschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium bewegen, wobei dann allgemeiner vom Tscherenkow-Effekt gesprochen wird. Dies ist möglich, da die Lichtgeschwindigkeit in Materie stets kleiner als die Vakuumlichtgeschwindigkeit - die obere Geschwindigkeitsgrenze aller Teilchen - ist, weswegen Teilchen durchaus schneller als die Lichtgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium sein können (die Lichtgeschwindigkeit beispielsweise in Wasser beträgt m/s im Vergleich zu m/s Vakuumgeschwindigkeit).
Wenn sich geladene Teilchen durch ein dielektrisches (nichtleitendes) Medium bewegen, werden die Atome längs der Flugbahn durch dessen Ladung kurzzeitig polarisiert. Durch die Polarisation (Ladungsverschiebung) der Atome senden diese elektromagnetische Wellen aus (beschleunigte/abgebremste Ladungen senden elektromagnetische Wellen aus). Im Normalfall interferieren die Wellen benachbarter Atome jedoch destruktiv (sie löschen sich aus), so dass keine Leuchterscheinung beobachtet wird. Bewegen sich die geladenen Teilchen jedoch schneller als die Lichtgeschwindigkeit in dem umgebenden Medium, so können die Wellen benachbarter Atome sich nicht mehr auslöschen, da sie schneller erzeugt werden als sie sich auslöschen können. Diese elektromagnetischen Wellen kann man dann als Tscherenkow-Licht beobachten.
Die Richtung der ausgesandten Strahlung entlang der Flugbahn beschreibt einen sogenannten Mach-Kegel, dessen halber Öffnungswinkel von dem Verhältnis der Geschwindigkeit des Teilchens und der Lichtgeschwindigkeit im Medium abhängt:
Das Tscherenkow-Licht ist somit das Analogon zum Überschallknall, wenn Flugzeuge oder andere Körper sich schneller als der Schall fortbewegen.
Siehe auch: Lichtgeschwindigkeit, Mach, Überschallflug
Literatur: Gerthsen Physik 21. Auflage, Autor: D. Meschede, Kap. 4.3.5, Seite 176-178