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La radiación de Cherenkov

Este curioso efecto fue descubierto en 1934 por el físico ruso Pavel Cherenkov cuando observó en los primeros reactores nucleares que las piscinas (llenas de agua o de agua pesada) que los recubrían con el fin de aislarlos se observaba un color azul intenso bastante característico. Llegó a la conclusión de que ese efecto estaba producido por algo que hasta entonces no estaba descrito. Efectivamente esos destellos azules se debían a la radiación de partículas pesadas cargadas que atravesaban el medio a gran velocidad.

Este efecto se produce cuando una partícula cargada atraviesa un medio a una velocidad mayor que la de la luz en ese medio. Esto no contradice de ninguna manera a una de las dos hipótesis fundamentales de la teoría de la relatividad especial de Einstein que dice que la velocidad de la luz en el vacío es un límite inalcanzable. La luz viaja por el vacío a una velocidad de 300.000 km/s y eso es una constante universal y un límite que no se puede rebasar físicamente, sin embargo, cuando la luz viaja por otro medio (incluido el aire, aunque en este caso se nota muy poco) la velocidad de la luz en el medio es más pequeña (viene dada por el valor del índice de refracción del medio) por ejemplo para el caso del agua la velocidad de la luz es de 225.000 km/s. Esta es además la razón por la que cuando se introduce parcialmente un objeto en el agua éste parece quebrarse, pero eso es otra historia que ya se tratará en otro momento.

Radiación de Cherenkov en el núcleo de un reactor nuclear. Idaho National Laboratory (EE.UU.)

En cualquier caso una partícula cargada que viaje en un medio a más velocidad de la de la luz produce una radiación electromagnética especial debido a que el foco emisor de ondas (la misma partícula) viaja a una velocidad mayor de la que las ondas lo hacen en ese medio y por decirlo de alguna manera “las va dejando atrás” de forma análoga a lo que le ocurre a una bala o a un avión supersónico cuando viajan a una velocidad mayor que la del sonido y aparecen las ondas de choque.

Aunque la velocidad de la luz en un cualquier medio es extremadamente alta las partículas alfa o los electrones emitidos por los elementos radiactivos de un reactor nuclear pueden superar esta barrera de velocidad con relativa facilidad de ahí que Cherenkov descubriera esta radiación cuyo espectro es continuo y la emisión se produce principalmente en el rango del ultravioleta, pero parte en el del visible más próximo de ahí su color azul característico. Tres años más tarde de su descubrimiento los físicos rusos Igor Tamm e Ilya Frank propusieron la primera explicación teórica de este fenómeno, que es la que se ha resumido aquí brevemente, por eso en 1958 estos tres científicos recibieron el Premio Nobel de Física.

En la actualidad la radiación de Cherenkov tiene varias utilidades prácticas. Probablemente la más importante es que se pueden construir detectores que permiten saber qué tipo de partícula se detecta y qué velocidad lleva. Además en los reactores nucleares los colores de esta radiación proporcionan información valiosa sobre cómo está ocurriendo la fisión del combustible en el reactor.

Via| G. F. Knoll: Radiation, Detection and Measurement. 4th Edition. John Wiley & Sons (2010)
Imagen| radiación

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