• Виталий Татарченко

ПеТа эффект

3. Теоретические предпосылки существования ПеТа эффекта.

Результаты экспериментов по регистрации ПеТа излучения не вызывают сомнения, но до сих пор факт существования такого излучения многим специалистам в области оптики представляется удивительным.

Наличие излучения не следует из широко распространённых представлений о природе фазовых переходов и не учитывается при рассмотрении их кинетики. Как правило, высокотемпературная люминесценция отвергается в пользу безызлучательного фононного механизма отвода скрытой энергии фазового перехода.

Приведем пример рассуждений сторонников этой точки зрения для случая кристаллизации расплава. Рассмотрим возбуждённую частицу вблизи границы раздела фаз. Для реализации излучательного фазового перехода необходимо, чтобы вероятность излучения энергии возбуждения частицей была равна или больше вероятности преобразования этой энергии в тепло. Для свободной частицы в возбуждённом состоянии оптическое время жизни (время продольной релаксации) t1 = 10E-7 – 10E-8с. Для переходов в ближней инфракрасной области при температуре T ? 1000K время безызлучательной многофононной релаксации в твёрдых телах t2 ? 10E-9с. Поэтому вероятность световой эмиссии p ~ t2/t1 очень мала p « 1, и должен реализоваться безызлучательный переход.

Для излучательного фазового перехода с вероятностью p ~ 1, время t1 оптического перехода между расплавом и кристаллическим состоянием должно быть меньше или сравнимо со временем t2 безызлучательной релаксации.

Оказалось, что именно такая ситуация реализуется в достаточно большом ансамбле частиц, как это показывает теория сверхизлучения. Явление сверхизлучения состоит в том, что система возбуждённых частиц за счёт их взаимного влияния друг на друга посредством общего поля излучения испытывает оптический переход на нижний уровень за время, много меньшее времени радиационного распада отдельной частицы.

Оценки показывают, что сверхизлучение при фазовых переходах достигается, если система содержит как минимум 10E5 частиц. Применительно к фазовым переходам в атмосфере эта оценка даёт нам минимальный размер сконденсированных капелек тумана, образующихся с испусканием ПеТа излучения.

Очень важным является вопрос, какая часть скрытой энергии фазового перехода излучается. Этот вопрос теоретически ещё не решён. Специальных экспериментов такого рода тоже не проводилось.

Очевидно, что количество излучённой энергии прежде всего зависит от прозрачности обеих (метастабильной и стабильной) фаз. Проблема прозрачности метастабильной фазы очень специфична. Действительно, по аналогии с лазером, эта фаза содержит два уровня - основной и возбуждённый. Следовательно, эта среда может функционировать как усилитель и при условиях достаточного пересыщения должна быть прозрачна для характеристического излучения.

Это единственное объяснение, почему характеристическое излучение детектируется при фазовых переходах ряда веществ, непрозрачных для инфракрасного излучения.

 подробнее …