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如果你曾经看过核反应堆的照片，那么可能会注意到堆芯周围有一道蓝光。这种现象被称为切伦科夫辐射，本质上是光的冲击波！

切伦科夫辐射在爱达荷州国家实验室的先进试验反应堆内被捕获（图源：美国爱达荷国家实验室）

切伦科夫辐射最早于1934年由俄罗斯物理学家帕维尔·切伦科夫发现，后来伊利亚·弗兰克和伊戈尔·塔姆对其进行了扩展。这三个人在1958年获得了诺贝尔奖，因为他们展示和解释了切伦科夫辐射的实际工作原理。

切伦科夫辐射是如何工作的？

切伦科夫辐射发生在质子或电子等带电粒子，在水等透明介质中比光传播得更快的时候。当这种情况发生时，水分子和粒子相互作用发出光。

怎么可能以比光速更快的速度传播呢？当光在水中传播时，会减慢到正常速度的75%。这使得核燃料发射的粒子比水中的光移动得更快。

当这些带电粒子破坏其路径中的水分子时，被称为光子的光粒子被释放出来，产生可见的蓝光或紫光“冲击波”。

这类似于物体移动速度超过音速时的音爆。就像当飞机呼啸而过时，声音随之而来。

  为什么切伦科夫辐射是蓝色的？

电磁波谱的波长、频率和能量的比较（图源：美国国家航空航天局）

光子是一种以波的形式传播的电磁辐射。波形由它们之间的高度和距离来定义。

切伦科夫辐射产生的光子具有高频率和短波长。在人眼看来，这在电磁波谱上是蓝色或紫色的。

光强可用于计算核设施中的核材料，进行物理实验以确定亚原子粒子的能量和轨迹，以及帮助研究和探测外层空间的宇宙阵雨。

来源 | 美国能源部网站

编译 | ?槟榔郭