[科普中國]-阿斯卡萊恩效應

阿斯卡萊恩效應（英語：Askaryan effect）是指粒子在較密的電介質(zhì)（如鹽、冰或月壤）中，以比光的相速快的速度運動，電介質(zhì)就會產(chǎn)生一束帶各向異性電荷的二次粒子，成為電磁譜中無線電或微波電磁波，以錐形發(fā)射。阿斯卡萊恩效應以切倫科夫效應為基礎。

簡介阿斯卡萊恩效應（英語：Askaryan effect）是指粒子在較密的電介質(zhì)（如鹽、冰或月壤）中，以比光的相速快的速度運動，電介質(zhì)就會產(chǎn)生一束帶各向異性電荷的二次粒子，成為電磁譜中無線電或微波電磁波，以錐形發(fā)射。阿斯卡萊恩效應以切倫科夫效應為基礎。1

歷史它是亞美尼亞裔蘇聯(lián)物理學家格根·阿斯卡萊恩于1962年提出的假設。38年后，于2000年實驗觀察到。目前，已在硅砂、巖鹽和冰中觀察到這種效應。

最主要令人對這效應感興趣的原因是，可用大塊材料去探測超高能的中微子。

Antarctic Impulse Transient Antenna (ANITA)實驗已使用氣球搭載的天線探測到高能中微子通過南極的冰層時由阿斯卡萊恩效應產(chǎn)生的射電輻射；正在建設中的 Askaryan Radio Array (ARA)實驗也利用同樣的原理來探測高能中微子。有幾種實驗基于阿斯卡萊恩輻射，也用月亮作中微子探測器。1

切連科夫輻射契倫科夫輻射（英語：Cherenkov radiation）是介質(zhì)中運動的電荷速度超過該介質(zhì)中光速時發(fā)出的一種以短波長為主的電磁輻射，其特征是藍色輝光。這種輻射是1934年由蘇聯(lián)物理學家帕維爾·阿列克謝耶維奇·切連科夫發(fā)現(xiàn)的，因此以他的名字命名。1937年另兩名蘇聯(lián)物理學家伊利亞·弗蘭克和伊戈爾·塔姆成功地解釋了切連科夫輻射的成因，三人因此共同獲得1958年的諾貝爾物理學獎。

切連科夫輻射的總強度與入射帶電粒子的速度成比例關系，另外粒子數(shù)量越多總強度也越強。與螢光或受激放射的電磁頻譜具有特定頻率的峰值的情形相異，切連科夫輻射的頻譜是呈連續(xù)性的。一個頻率下的相對強度與該頻率呈正比，也就是說在切連科夫輻射，高頻率（短波長）會有較強的強度。這解釋了為何可見光波段部分的切連科夫輻射看起來呈亮藍色。實際上，多數(shù)切連科夫輻射是在紫外線波段——當帶電粒子被更充足地加速后，才會使可見光波段變得明顯而得見；人眼感光最敏銳的波段是綠色光（平均為555奈米），對于藍色光到紫色光的感應度則相當?shù)汀?/p>

如同音爆的情形一般，震波椎的角度與波源速度呈反比，在切連科夫輻射也是如此。因此，觀測到的入射角可以用來計算產(chǎn)生切連科夫輻射的帶電粒子的方向及速度。 切連科夫輻射的總強度與入射帶電粒子的速度成比例關系，另外粒子數(shù)量越多總強度也越強。

應用契倫科夫輻射并非介質(zhì)中運動的粒子（或物體）本身發(fā)出的輻射，而是介質(zhì)中的極化電流發(fā)出的。在粒子物理學中切連科夫輻射是一項非常重要的研究手段。例如Belle實驗的切連科夫計數(shù)器，契倫科夫輻射熒光成像，以及研究中微子震蕩的超級神岡探測器，都是目前運作中的實際應用。從宇宙空間中進入地球大氣層的某些高能粒子，運動速度接近光速，可以發(fā)出契倫科夫輻射。針對契倫科夫輻射設計出的契倫科夫探測器可以檢測契倫科夫輻射的強度和方位，從而探測出高能粒子。目前在中微子研究相關的實驗中，都有廣泛的利用。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學