Radiació de Cherenkov

Radiació de Cherenkov

Radiació de Cherenkov en el núcleu d'un reactor TRIGA.

Front d'ones de la radiació de Cherenkov.

Eixa estranya llum blava és radiació de Cherenkov lluint en el núcleu del reactor de Proves Alvançat.

La radiació de Cherenkov (també escrit Cerenkov o Čerenkov) és una radiació de tipo electromagnètic produïda pel pas de partícules carregades eléctricamente en un determinat mig a velocitats superiors a la velocitat de fase de la llum en eixe mig. La velocitat de la llum depén del mig, i alcança el seu valor màxim en el buit. El valor de la velocitat de la llum en el buit no pot superar-se, pero sí en un mig en el que esta és forçosament inferior. La radiació rep el seu nom del físic rus Pável Cherenkov qui va anar el primer en caracterisar-la rigorosament i explicar la seua producció. Cherenkov va rebre el Premi Nobel de Física en 1958 pels seus descobriments relacionats en esta radiació.

Descripció

La radiació Cherenkov és un tipo d'ona de choc que produïx la lluentor blavenc característic dels reactors nuclears. Est és un fenomen similar al de la generació d'una ona de choc quan se supera la velocitat del sò. En eixe cas els front d'ona esfèrics se superponen i formen un solament en forma cònica. Degut a que la llum també és una ona, en este cas electromagnètica, pot produir els mateixos efectes si la seua velocitat és superada. I açò, com ya s'ha dit, solament pot ocórrer quan les partícules carregades que viagen en un mig distint del buit, ho fan a velocitats superiors a la dels fotons en dit mig.

La radiació Cherenkov només es produïx si la partícula que travessa el mig està carregada eléctricamente, com per eixemple, un protón. Per a que es produïxca radiació Cherenkov el mig deu ser un dielèctric. És dir; deu estar format per àtoms o molècules capaces de vore's afectats per un camp elèctric. Per tant, un protón viajant a través d'un mig fet de neutrons, per eixemple, no emetria radiació Cherenkov.

Els rajos còsmics, composts principalment per partícules carregades, en incidir (interactuar) sobre els àtoms i molècules de l'atmòsfera terrestre (el mig), produïxen atres partícules, les quals produïxen més partícules, i estes produïxen més, creant-se una verdadera cascada de partícules (moltes d'elles carregades eléctricamente). Cada una d'estes partícules polarisa asimétricamente les molècules de nitrogen i oxigen (components principals de l'atmòsfera terrestre) en les que es troba al seu pas, les quals, al despolarizarse espontàneament, emeten radiació Cherenkov (detectada en telescopis Cherenkov). És dir; són les molècules de l'atmòsfera (el dielèctric) les que emeten la radiació, no la partícula incident.

La polarisació és asimètrica perque les molècules que hi ha davant de la partícula no s'han polarisat quan les de darrere ya ho han fet. Les de davant no s'han polarisat perque la partícula viaja més ràpit que el seu propi camp elèctric. Quan la polarisació és simètrica (quan la partícula viaja a menor velocitat que la de la llum en el mig) no es produïx radiació Cherenkov.

L'efecte Cherenkov és de gran utilitat en els detectors de partícules a on la susodicha radiació és usada com trazador. Particularment en els detectors de neutrinos en aigua pesada com el Super-Kamiokande. També en el tipo de telescopi conegut com telescopi Cherenkov com el telescopi MAGIC i l'observatori de rajos gamma HAWC, que detecten la llum Cherenkov produïda en l'atmòsfera terrestre generada per l'arribada de rajos gamma de molt alta energia procedents de l'espai. Els rajos gamma no tenen càrrega elèctrica, pero en incidir en els àtoms de l'atmòsfera terrestre es produïx una cascada de partícules que sí tenen càrrega elèctrica.