真空 唯一 一种可以超越光速的方法( 二 )
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然而，粒子的命运却不同。如果一个原本通过真空的高能粒子突然发现自己通过了一种介质，它的行为将不同于光。
首先，它不会立即经历动量或能量的变化，因为作用在它身上的电力和磁力——随着时间的推移改变了它的动量——与它已经拥有的动量相比是微不足道的。与其像光看起来那样瞬间弯曲，不如说它的轨迹变化只能以渐进的方式进行。当粒子第一次进入介质时，它们会以与进入介质前大致相同的特性（包括相同的速度）继续移动。
第二，能够改变粒子在介质中轨迹的大事件几乎都是直接的相互作用：与其他粒子的碰撞。这些散射事件在粒子物理实验中非常重要，因为这些碰撞的产物使我们能够重建在碰撞点发生的一切。当一个快速移动的粒子与一组静止的粒子碰撞时，我们称之为“固定目标”实验，它们被用于从产生中微子束到产生对探索自然界某些性质至关重要的反物质粒子的各种实验。
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但最有趣的事实是：在真空中运动比光慢，但在进入的介质中比光快的粒子，实际上正在打破光速。这是粒子超越光速的唯一真实的物理方式。它们在真空中永远不能超过光速，但在介质中却可以超过光速。当他们这样做的时候，一些有趣的事情发生了：一种特殊类型的辐射——切伦科夫辐射。
它以发现者帕维尔·切伦科夫命名，这是实验中首次发现的物理效应之一，在它被预测之前，切伦科夫正在研究已经准备好的放射性样品，其中一些被储存在水中。放射性制剂似乎发出微弱的蓝色光，即使切伦科夫正在研究发光——伽马射线会激发这些溶液，当它们去激发时，这些溶液就会发出可见光——他很快就能得出结论，这种光有一个首选的方向，这不是荧光现象，而是完全不同的东西。
如今，在核反应堆周围的水箱里也能看到同样的蓝光：切伦科夫辐射。
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这些辐射来自哪里？
当一个非常快的粒子穿过一个介质时，这个粒子通常是带电的，而介质本身是由正电荷（原子核）和负电荷（电子）组成的。带电粒子在穿过这种介质时，有可能与其中一个粒子发生碰撞，但由于原子大多是空的，因此在短距离内发生碰撞的几率相对较低。
相反，粒子对它所穿过的介质产生了影响：它使介质中的粒子极化——在这种情况下，相同的电荷相互排斥，相反的电荷相互吸引——以响应正在通过的带电粒子。然而，一旦带电粒子离开轨道，这些电子就会回到基态，这些跃迁会导致光的发射。具体地说，它们会使蓝光发射成锥形，而锥形的几何结构取决于粒子的速度和特定介质中的光速。
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上图：该动画演示了相对论的带电粒子在介质中的运动速度快于光的情况。相互作用使粒子发出称为切伦科夫辐射的辐射锥，这取决于入射粒子的速度和能量。在实验粒子物理学中，检测这种辐射的性质是一项非常有用且广泛使用的技术。
这是粒子物理学中一个非常重要的性质，因为正是这个过程让我们能够探测到难以捉摸的中微子。中微子几乎从不与物质相互作用。然而，在极少数情况下，它们只把能量传递给另一个粒子。
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因此，我们能做的就是建造一个巨大的纯液体罐：这种液体不会发生放射性衰变或发射其他高能粒子。我们可以很好地保护它不受宇宙射线、天然放射性和其他各种污染源的影响。然后，我们可以用所谓的光电倍增管在这个容器的外面排列：光电倍增管可以探测单个光子，触发一连串的电子反应，让我们知道光子从哪里来，何时来，朝着什么方向来。
有了足够大的探测器，我们就可以确定每个中微子的许多性质，这些中微子与这些容器中的粒子相互作用。只要中微子“踢”出的粒子超过液体中的光速，就会产生切伦科夫辐射，这是测量这些幽灵般宇宙粒子特性的一个非常有用的工具。
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对切伦科夫辐射的发现和理解在许多方面都是革命性的，但它也导致了在实验室粒子物理实验早期令人恐惧的应用。高能粒子束在空气中传播时，不会留下任何光学特征，但如果它通过的介质比介质中的光传播得快，就会产生蓝光。物理学家过去常常闭上一只眼睛，把头伸进光束的轨迹中；如果光束是亮着的，他们会看到一道“闪光”，这是由于他们眼睛中产生的切伦科夫辐射，证实光束是亮着的(毋庸讳言，随着辐射安全重新认识，这一过程被中断了。）。
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