Черенковский счетчик
_{Cherenkov counter}

    Черенковский счётчик – детектор быстрых заряженных элементарных частиц, регистрирующий их по черенковскому излучению, испускаемому средой детектора при движении в ней этих частиц.
    Черенковское излучение (или излучение Вавилова-Черенкова) возникает при движении заряженной частицы в прозрачной среде со скоростью v большей скорости света в этой среде, т.е. при v > c/n, где с – скорость света в вакууме, а n – показатель преломления среды. Это излучение было открыто в 1934 г. П.А.Черенковым и объяснено там же в 1937 г. И.Е. Таммом и И.М. Франком (все трое за это открытие удостоены Нобелевской премии в 1958 г.).
    Черенковское излучение является совместным излучением множества атомов среды, расположенных вдоль траектории движения частицы и поляризованных её электрическим полем. Таким образом, непосредственно излучает не частица, а среда. Волновой фронт этого излучения представляет собой поверхность конуса, вершиной которого является частица, а осью – её траектория. Угол раствора конуса фиксирован и определяется скоростью частицы и свойствами среды. Ситуация похожа на ту, которая возникает на поверхности воды при движении катера. Катер, выполняющий в этом примере роль частицы, создает волну возмущения водной поверхности, фронт которой образует острый угол, вершиной которого является катер.
    Энергия частицы, конвертируемая в черенковское излучение, мала по сравнению с энергией, которую она тратит на ионизацию и возбуждение атомов среды. Число фотонов, излучаемых на 1 см пути, в зависимости от среды (радиатора) колеблется от нескольких единиц до нескольких сот. Это излучение можно наблюдать визуально и регистрировать с помощью фотоплёнки или фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), преобразующего энергию излучения в электрический сигнал. На цветной фотоплёнке, расположенной перпендикулярно направлению движения частицы, излучение, выходящее из радиатора, имеет вид кольца сине-фиолетового цвета.
    Черенковский детектор состоит из прозрачного радиатора (он может быть твёрдым, жидким или газообразным), оптической системы, обеспечивающей “сбор и доставку” черенковских фотонов к ФЭУ и самих ФЭУ. Длительность сигнала черенковского счетчика ≈10^-9 сек.
    Зависимость угла излучения θ от β = v/c позволяет, определяя этот угол, найти скорость и энергию частицы. С помощью черенковского детектора можно регистрировать частицы с энергиями вплоть до 100 ГэВ.
    Черенковский счетчик позволяет эффективно выделять высокоэнергичные релятивистские частицы на уровне большого фона низкоэнергичных частиц.

Схема черенковского счётчика: слева – конус черенковского излучения, справа – устройство счётчика. 1 − частица, 2 − траектория частицы, 3 − фронт волны, 4 − радиатор, 5 − ФЭУ (показано развитие лавины вторичных электронов, вызванное фотоэлектроном), 6 − фотокатод.

См. также

• Излучение "сверхсветовых" частиц (эффект Черенкова)
• Черенковские детекторы
• PHENIX: при участии сотрудников ОИЯИ