CherenkovStrahlung

CherenkovStrahlung bezeichnet elektromagnetische Strahlung, die entsteht, wenn ein geladener Teilchen durch ein optisches Medium läuft und dabei schneller bewegt als die Phasengeschwindigkeit des Lichts in diesem Medium. Sie wurde 1934 von Pavel A. Cherenkov beobachtet; die theoretische Erklärung lieferten Frank und Tamm. In vielen Medien, besonders in Wasser oder Eis, zeigt sich die Strahlung als charakteristischer bläulicher Glanz, der in Kernreaktoren oder Teilchendetektoren sichtbar wird.

Voraussetzung ist eine Geschwindigkeit v des Teilchens, die β = v/c über dem Wert 1/n(λ) des Mediums liegt (n ist der Brechungsindex). Der Emissionswinkel θ relativ zur Teilchenrichtung erfüllt typischerweise cos θ = 1/(β n). Wegen der Dispersion des Mediums hängt der Winkel von der Wellenlänge ab, wodurch das Spektrum breiter und tendenziell bläulich bleibt. Die Strahlung entsteht durch das Polarisationsfeld des Mediums, das vom durchlaufenden Ladungsträger periodisch angeregt wird.

Anwendungen finden sich vor allem in der Teilchen- und Astroteilchenphysik. CherenkovStrahlung dient zur Identifikation und Spurverfolgung geladener Teilchen in Detektoren, etwa in Neutrinodetektoren wie Super-Kamiokande, ANTARES oder IceCube (Wasser bzw. Eis als Medium). In der Medizin und Dosimetrie sowie bei der Kalibration von Detektoren wird sie ebenfalls genutzt. Die quantitative Beschreibung erfolgt durch die Frank–Tamm-Theorie, die die spektral- und winkelabhängige Strahlungsverteilung für eine gegebene Ladung und Geschwindigkeit festlegt.