在帕維爾·切倫科夫誕辰紀念日（1904年7月28日），我們回顧一下切倫科夫輻射的發現。這種輻射是指當帶電粒子在介質中以超過光速運動時產生的藍色光芒。

日期：2026年7月28日  來源：IAEA

 
 Cherenkov Radiation in 60 seconds  （來源：IAEAvideo）

這項科學突破使他榮獲1958年諾貝爾物理學獎，如今核子保防視察員仍利用切倫科夫輻射來分析核子物料。

切倫科夫輻射是一種能量形式，我們可將其視為藍色光芒，當構成原子的帶電粒子（即電子和質子）在特定介質中以超過光速運動時，就會發出這種光芒。切倫科夫輻射是以1958年諾貝爾物理學獎得主帕維爾·切倫科夫的名字命名，他與伊利亞·弗蘭克和伊戈爾·塔姆共同獲得該獎項，因為他們是第一個通過實驗證明並解釋這種光芒的人。

物體如何以超過光速運動？

在真空中，沒有任何東西的運動速度可以超過光速。然而，在其他介質中，粒子有可能以超過光速運動。例如，在水中，光速會瞬間減慢至正常速度的75%，但有些粒子的速度減慢幅度較小，最終會以超過光速運動。每當這種情況發生時，就會出現藍色或紫色的光芒。

切倫科夫輻射存在於核反應器燃料周圍的水中。高速運動的帶電粒子是反應器內部反應的副產品。

為什麼是藍色的？

當帶電粒子以超過光速運動時，例如在水中，它們會擾亂沿途原子的能量平衡。為了恢復平衡，這些原子會釋放光子－構成可見光的粒子，產生可見光的「衝擊波」。這與超音速運動產生的音爆效應類似，只不過作用於光譜層面。

人眼感受到的不同顏色，實際上是由光子組成不同類型的波。

由於切倫科夫輻射中存在高能量，光子以高頻短波長的波的形式傳播，這正是紫色和藍色的典型特徵。頻率越高、波長越短，人眼看到的光就越藍或越紫。肉眼看不見紫外線，但可以透過測量切倫科夫輻射的特定儀器來量測。

頻率越高、波長越短，人眼看到的光就越藍或越紫。

水中產生的切倫科夫輻射覆蓋一個寬廣的連續光譜，大部分光主要集中在電磁波譜的藍光、紫光和紫外光區域。

切倫科夫輻射有哪些應用？

切倫科夫輻射通常出現在浸入水中的放射性物質中。核子物料（放射性物質是其副產品）可用於和平用途（例如產生能源），也可用於製造核武。

國際原子能總署的任務包括核查核物料和設施確實用於和平用途。根據保防監督協定，各國向國際原子能總署申報核物料的位置、數量、化學成分、物理形態和用途，國際原子能總署核實各國申報的資料是否完整、準確。

透過使用專門的設備，即新一代切倫科夫觀測設備（XCVD）或數位切倫科夫觀測設備（DCVD），核子保防視察員用以捕獲切倫科夫輻射，從而分析核設施和其他場所的核物料，並將數據與國家報告的資訊進行比較。例如，他們可以測量儲存核反應器用過燃料池中的切倫科夫輻射，並確定報告的用過燃料數量是否準確。透過這種方式，他們可以檢測是否有任何用過燃料中的核物料被挪作他用。

用過燃料池