«СВЕРХСВЕТОВАЯ СКОРОСТЬ»

СВЕРХСВЕТОВАЯ СКОРОСТЬ

- скорость, превышающая скорость света. <Согласно относительности теории, передача любых сигналов и движениематериальных тел не может происходить со скоростью, большей скорости светав вакууме с. Однако всякий колебат. процесс характеризуется двумяразл. скоростями распространения: групповой скоростью = и фазовойскоростью ,где w п k - частота и волновой вектор волны. u _гр определяетскорость переноса энергии группой волн с близкими частотами. Поэтому всоответствии с принципом относительности u _гр любого колебат. <процесса не может превышать с. Напротив, w _фаз, к-раяхарактеризует скорость распространения фазы каждой монохроматич. составляющейэтой группы волн, не связана с переносом энергии в волне. Поэтому она можетпринимать любые значения, в частности и значения > с. В последнемслучае о ней говорят как о С. с.

Простейший пример С. с.- фазовая скорость распространения эл.-магн. <волн в волноводах. Действительно, эл.-магн. волна частоты w распространяетсявдоль оси волновода по закону , где k_z - проекция волнового вектора fc на ось волновода z. Волновой вектор fc связан с частотой со соотношением k²=w²/с ², где ,а - проекцияволнового вектора k на поперечное сечение волновода z= const. Тогдаw _фаз волны вдоль оси волновода

будет больше с, a

меньше с.

Приведём ещё один пример существования С. с. Если вращать электронныйпучок с помощью соответствующей электронной пушки вокруг нек-рой оси сугл. скоростью ,то линейная скорость пятна от пучка электронов на достаточно больших расстояниях R от оси может стать больше скоростисвета. Однако перемещение электронного пятна от пушки по окружности радиусаR₀ со скоростью эквивалентно перемещению в пространстве фазы пучка. Энергия пучка при этомпереносится в радиальном направлении и скорость переноса не может статьбольше с.

При распространении сигнала в среде с показателем преломления п волновойвектор fc эл.-магн. волны и её частота удовлетворяют соотношению В этом случае u _фаз = с/п. Для среды с п< 1 и _фаз с. Пример такой среды - полностью ионизованная плазма, у к-рой , где е и т - заряд и масса электрона, а N - плотностьэлектронов в плазме. В среде с пu _фаз = с/п< с. Однако в этом случае возможно реальное движение материальныхчастиц со скоростью v, большей скорости света в среде (т. е. < с/п). Движение заряж. частиц с такой скоростью (v с/п, но v< с!) приводит к возникновению Черенкова - Вавиловаизлучения.

Лит.: Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, 2 изд., М., 1988;Гинзбург В. Л., Теоретическая физика и астрофизика, 3 изд., М., 1987; БолотовскийБ. М., Быков В. П., Излучение при сверхсветовом движении зарядов, «УФН»,1990, т. 160. в. 6, с. 141. С. Я. Столяров.

невозможна, согласно специальной теории относительности, для реально существующих и обладающих массой покоя частиц, но возможна как фазовая скорость в любой среде, либо как скорость какой-либо частицы в среде, большей скорости света в этой среде; в последнем случае возникает явление, получившее название явление Черенкова-Вавилова, по именам первооткрывателей — русских физиков Павла Черенкова и Сергея Вавилова.