ચેરેન્કવ વિકિરણ : અત્યંત ઝડપી વિદ્યુતભારિત કણ, કોઈ પારદર્શક, અવાહક કે ઘન માધ્યમમાંથી, તે માધ્યમમાંની પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધુ ઝડપે પસાર થાય ત્યારે ઉદભવતો પ્રકાશ. ન્યૂક્લિયર રિઍક્ટર જળમાં, સક્રિય બળતણ ઘટકો નજીક જોવા મળતી વાદળી દીપ્તિ (glow) આ પ્રકારના વિકિરણનું ઉદાહરણ છે. ચેરેન્કવ વિકિરણનું ઉત્સર્જન, ધ્વનિ કરતાં પણ વધુ ઝડપે ગતિ કરતા પ્રક્ષેપાસ્ત્ર (projectile) દ્વારા ઉત્સર્જિત થતા પ્રઘાતી તરંગો (shock waves) સાથે સરખાવી શકાય, કારણ કે આ બંને પ્રકારમાં માધ્યમમાંથી પસાર થઈ રહેલા પદાર્થનો વેગ, માધ્યમમાં ઉદભવતા પરિણામી તરંગવિક્ષોભ (wave disturbance) કરતાં વધુ હોય છે. ચેરેન્કવ વિકિરણની આગાહી પી. એ. ચેરેન્કવે 1934માં કરી હતી. પછી આઈ. ફ્રાન્ક અને આઈ. તામે આ વિકિરણનું સૈદ્ધાંતિક સમર્થન કર્યું. આ વિકિરણનો ઉપયોગ અત્યંત ઝડપી કણના નિર્દેશ (indication) માટેના સંકેત તરીકે તથા ચેરેન્કવ ગણક તરીકે ઓળખાતા અને તેમની ઊર્જા માપવાના એક સાધન તરીકે કરવામાં આવે છે.

ઉત્સર્જનની દિશા : ચેરેન્કવ વિકિરણનું ઉત્સર્જન કણની ગતિની દિશા સાથે નિયત θ કોણે, એ પ્રમાણે થતું હોય છે, જેથી બને. અહીં v = કણની ઝડપ, c = શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશનો વેગ અને n = માધ્યમનો વક્રીભવનાંક છે. ચેરેન્કવ વિકિરણનો પ્રકાશ, ગતિની દિશાની આસપાસ θ કોણનો એક શંકુ આકાર રચે છે. જો આ કોણનું માપ શોધી શકાય અને માધ્યમનો વક્રીભવનાંક જાણતા હોઈએ તો કણની ઝડપ શોધી શકાય છે. ઉપર જણાવેલ સમીકરણમાં cos θના વાસ્તવિક મૂલ્ય માટે જે આવૃત્તિએ nનું મૂલ્ય પ્રમાણમાં મોટું હોય તે બધી જ આવૃત્તિઓ આ પ્રકાશમાં આવેલી હોય છે.

ચેરેન્કવ ગણક : ચેરેન્કવ વિકિરણનો ઉપયોગ કરતાં કણજ્ઞાપકોને ચેરેન્કવ ગણક કહે છે. ચેરેન્કવ ગણકો મોટા પ્રવેગકોમાં અને કૉસ્મિક કિરણોમાં ઉત્પન્ન થતા પ્રકાશ જેટલી ઝડપ ધરાવતા કણોના જ્ઞાપન માટે તથા છબીવિવર્ધક (photomultiplier) નળીની મદદથી વિવર્ધન કરવા માટે ઉપયોગી છે. આ ગણકો 10-10 સેકંડ જેટલા સમયગાળે સ્પંદનોનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે અને તેથી બહુ જ સૂક્ષ્મ સમયનું માપન કરવું હોય તેવા ઉડ્ડયનના સમય(time of flight)ના માપન માટે ઉપયોગી નીવડે છે. વળી આ ગણકો પસાર થઈ રહેલા કણના વેગ વિશે સીધેસીધી માહિતી આપી શકે છે.

ચેરેન્કવ ગણકમાં કાચ, પાણી અને શુદ્ધ પ્લાસ્ટિક જેવા પદાર્થોને પરાવૈદ્યુત (dielectric) તરીકે વાપરી શકાય. તેમના વક્રીભવનાંક જુદા જુદા હોવાથી પરાવૈદ્યુતની પસંદગી કણના વેગ પર આધારિત હોય છે. યોગ્ય પરાવૈદ્યુતની પસંદગી કરી એકસરખા બે ચેરેન્કવ ગણકો એક પછી એક વાપરતાં મળતું સંયોજન કણની આપેલી વેગમર્યાદા પૂરતું સંવેદી હોય છે.

ચેરેન્કવ ગણકોનું વર્ગીકરણ કેન્દ્રિત (focussing) અને બિનકેન્દ્રિત (non-focussing) એમ 2 પ્રકારમાં કરવામાં આવેલું છે. કેન્દ્રિત ગણકમાં છબીવિવર્ધક જોડેલો હોય તે બિંદુ સિવાય પરાવૈદ્યુત પદાર્થની ફરતે પ્રકાશ-પરાવર્તક પદાર્થ રાખવામાં આવે છે. તેમાં ઉત્સર્જિત પ્રકાશના માર્ગદર્શક સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો નથી. કેન્દ્રિત ગણકમાં અમુક કોણે ઉત્સર્જિત થતા પ્રકાશની પસંદગી માટે લેન્સ તથા અરીસાનો ઉપયોગ કરીને કણના વેગ વિશે માહિતી આપી શકાય છે.

ચેરેન્કવ ગણકમાં કિરણપુંજમાં ઉત્સર્જિત થતા ફોટૉનની સંખ્યાની ગણતરી; પદાર્થના ગુણધર્મ માપવામાં આવતી પ્રકાશની આવૃત્તિના ગાળા તથા કોણ θના વિધેય તરીકે હોવાથી ચેરેન્કવ ગણકનો ઉપયોગ સમાનુપાતિક ગણક(proportional counter) તરીકે કરી શકાય છે. આમ, અમુક કદના સ્પંદ(pulse)ની ઉત્પત્તિ કરતા ફોટૉનની સંખ્યા, કણના વેગ વિશે માહિતી આપે છે.

ચેરેન્કવ ગણકમાં વાયુ : કાર્બનડાયૉક્સાઇડ (CO2) વાયુનો પણ વિશેષત: પરાવૈદ્યુત તરીકે ઉપયોગ થઈ શકે છે. આવા ગણકમાં ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તીવ્રતા, ઘન કે પ્રવાહી પરાવૈદ્યુત ગણક કરતાં બહુ ઓછી હોય છે. પરંતુ વાયુના વક્રીભવનાંકને કારણે કાઉન્ટ ઉત્પન્ન કરવા માટેના જરૂરી વેગનું મૂલ્ય ખૂબ ઊંચું હોય છે.

બાહ્ય અવકાશમાંથી આવતા ઉચ્ચ વેગવાળા વિદ્યુતભારિત કણ અથવા બેવટ્રૉન કણપ્રવેગકમાંથી બહાર આવી રહેલા કણના વેગનું મૂલ્ય કાઢવા અત્યંત સંવેદી અને ચોકસાઈ ધરાવતા ચેરેન્કવ ગણકનો હાલમાં બહોળો ઉપયોગ થાય છે.

સૂ. ગી. દવે

રાજેશ શર્મા