כאשר חלקיקים חורגים מאור: פותרים את המסתורין של קרינת צ'רנקוב

מחקר חדש חוקר את אפקט צ'רנקוב שבו מהירויות על-לומינליות יוצרות קרינה ודן במחקר חדש המשתמש בעקרון זה כדי ליצור terahertz קרינה ליישומי הדמיה ומכ"ם מתקדמים.

כאשר חלקיקים טעונים עוברים דרך תווך במהירות גדולה יותר ממהירות הפאזה של האור באותו תווך (תופעה המכונה מהירות על-לומינלית), הם פולטים קרינה. הקרינה המתקבלת יוצרת דפוס חרוטי. לתופעה זו, המכונה אפקט צ'רנקוב, יש יישומים בסיסיים ומעשיים רבים. ההסבר להשפעה זו זיכה את פרס נובל לפיזיקה ב-1958.

השכיחות האלכסונית של האור על הממשק בין שני מדיות היא תופעה דומה; במקרה זה, נוצר גל של מקורות קרינה משניים לאורך הממשק, המתפשט במהירות העולה על מהירות הפאזה של האור. השבירה וההחזרה של האור מממשק הם תוצאה של הוספת אמפליטודות של גלים מכל המקורות שנוצרו במהלך כניסת האור.

האצת אלקטרונים וקרינת טרה-הרץ

אם מחשיבים את הממשק עם חומר פולט צילום – הקתודה, שעליה אור נופל באלכסון וגורם לפליטת אלקטרונים, אזי ייווצר גל צפיפות אלקטרונים לאורך פני הקתודה במהירות על-לומינלית. תופעה זו מלווה ביצירת קרינה משנית. היישום של שדה חשמלי חיצוני מוביל להאצת אלקטרונים וכתוצאה מכך לעלייה באנרגיה של אלקטרונים וקרינה משנית עבור מקורות כאלה.

חוקרים מהמכון הכללי לפיזיקה פרוחורוב של האקדמיה הרוסית למדעים הציעו להשתמש ביצירת גל על-לומינלי של מקורות פליטת אלקטרונים ליצירת קרינת טרה-הרץ. הרעיון המרכזי הוא להפעיל פולסי לייזר קצרים על פני הקתודה, מה שמוביל להיווצרות של צרור אלקטרונים קצר במיוחד.

לאחר מכן, האלקטרונים מואצים על ידי שדה חיצוני ונעצרים בפתאומיות בשכבה דקה של דיאלקטרי, מה שמוביל ליצירת פולסים אלקטרומגנטיים במיקרוגל ובתחום הטרה-הרץ. המחברים מציעים להגדיל את קנה המידה של מקורות כאלה על ידי הגברת היעילות של ציפויים פולטי תמונה. התוצאות של עבודה זו פותחות מקורות חדשים של קרינת THz למשימות של טומוגרפיה לא פולשנית בפס רחב, הדמיה, מכ"ם והשפעות כוח על אלקטרוניקה.

המחקר מומן על ידי משרד המדע וההשכלה הגבוהה של הפדרציה הרוסית.