عندما يسافر الجسم بسرعة أعلى من سرعة الصوت، ينتج انفجارًا صوتيًا. شيء مماثل يحدث عندما تسافر الجسيمات بسرعة أعلى من سرعة الضوء. بينما تحدد سرعة الضوء في الفراغ حدًا لسرعة الكون، عندما يسافر الضوء عبر الماء، تنخفض هذه الحدود إلى حوالي 75٪ من سرعته العادية – حوالي 139,800 ميل في الثانية. إذا تجاوز الجسيم هذا الحد، فإنه ينتج لمعانًا زرقاء غريبة تسمى إشعاع تشيرينكوف. يُسمى هذا التأثير نسبةً إلى الفيزيائي السوفيتي بافيل تشيرينكوف، الذي حصل على جائزة نوبل لاكتشافه هذا الظاهرة.
هذه اللمعة الزرقاء هي ظاهرة معروفة جيدًا في أوساط الانشطار، حيث يتم غمر مفاعلات الطاقة النووية بانتظام في الماء. في الواقع، يستخدم المفتشون النوويون هذا الضوء للتمييز بين ما إذا كانت المواد النووية تُستخدم لأغراض سلمية أم لا. كما أن علماء الفلك على دراية بهذه الظاهرة، ويستفيد مرصد النيترينو IceCube من هذا التأثير لاكتشاف نيترينو الميون في الجليد القطبي في أنتاركتيكا.
ومع ذلك، لم يسبق أن رأينا هذا التأثير خلال تفاعل الاندماج – حتى الآن. في الشهر الماضي، أعلنت شركة الاندماج النووي SHINE أن إشعاع تشيرينكوف كان مرئيًا أثناء عملية الاندماج بين الديتريوم والتريتيوم. وهذه كانت المرة الأولى التي تم فيها التقاط هذه الظاهرة باللون الأزرق أثناء تفاعل الاندماج.
“تأثير إشعاع تشيرينكوف الذي تم إنتاجه هنا كان كافيًا ليكون مرئيًا، مما يعني أن هناك الكثير من عمليات الاندماج تحدث، حوالي 50 تريليون عملية اندماج في الثانية الواحدة”، قال جيرالد كولسينسكي، مدير تكنولوجيا الاندماج السابق في جامعة ويسكونسن ماديسون في بيان صحفي. “عندما يكون هناك مليار عملية اندماج في الثانية الواحدة، قد تكون هناك كميات قابلة للقياس من إشعاع تشيرينكوف ولكن ليس في الكميات المرئية.”
الديتريوم والتريتيوم هما نوعان من الهيدروجين، المعروفة أيضًا باسم الهيدروجين الثقيل. على عكس الهيدروجين العادي، الذي يحتوي عادة على بروتون واحد فقط (مما يمنحه المرتبة الأولى في الجدول الدوري)، يحتوي الديتريوم على نيوترون وبروتون، والتريتيوم يحتوي على اثنين من النيوترون وبروتون واحد. تستخدم SHINE شعاع الديترون – وهو أساسا نواة الديتريوم – لضرب التريتيوم بسرعات عالية.
لماذا تنبعث هذه الجسيمات بهذا اللون الأزرق أثناء تفاعل الاندماج في المقام الأول؟ عندما يمتص الهيدروجين نيوترونًا، ينبعث منها شعاع غاما عالي الطاقة. عندما يصطدم هذا الشعاع غاما بإلكترون، يمكن للشعاع تسريع الإلكترون إلى ما وراء سرعة الضوء (في الماء). عندما يتجاوز الجسيم هذا الحد، ينتج “موجة صدمة”، تشبه إلى حد كبير موجات الصوت. بسبب الطاقات العالية المتداولة، يسافر الضوء على ترددات عالية وأطوال موجية قصيرة، وهذا ما يتوافق مع الطرف البارد من الطيف البصري.
تُستخدم مفاعلات الاندماج لدى SHINE بشكل رئيسي لدراسة تأثيرات الإشعاع، سواء في التطبيقات الجوية أو الطبية، على الرغم من التعبير عن اهتمام في تطوير التكنولوجيا لإنتاج الطاقة من خلال الاندماج. رؤية إشعاع تشيرينكوف خلال عملية الاندماج تجلب معها بعض الأمل بأن تكنولوجيا الاندماج يمكن أن تنتج يومًا ما نيوترونات على قدم المساواة مع مفاعلات الانشطار التقليدية أكثر.
المصدر: https://www.popularmechanics.com
