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Efeito Cherenkov

Quando uma partícula carregada consegue propagar-se mais rápido que a velocidade da luz em um meio, ocorre uma emissão de luz característica chamada efeito Cherenkov.
Brilho azul da radiação Cherenkov em reator nuclear ativo imerso em água
Brilho azul da radiação Cherenkov em reator nuclear ativo imerso em água

O efeito Cherenkov ocorre quando partículas carregadas, como elétrons, movem-se em algum meio com velocidades superiores à velocidade da luz e parte da sua energia cinética é dissipada por causa do contato com o meio, transformando-se em luz visível.

Tal efeito é comum em reatores nucleares. Em volta de seus núcleos, forma-se um tênue brilho azulado, que pode ser mais luminoso de acordo com a intensidade das reações de fissão nuclear. O fenômeno também é observado quando raios cósmicos de altas velocidades entram na atmosfera terrestre. Essas partículas – que geralmente são núcleos metálicos provenientes do Sol e de outras estrelas, mas também de novas e supernovas (estrelas em estágios finais) – comumente chegam até nós com velocidades muito próximas à da luz. Durante sua entrada nas camadas superiores da atmosfera, sua velocidade é maior que a da própria luz.

Importância da refração para o efeito Cherenkov

A velocidade da luz no meio é medida pelo seu índice de refração, propriedade física determinada por meio da razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio. A radiação eletromagnética apresenta sua maior velocidade no vácuo. Portanto, o índice de refração absoluto (entre o vácuo e o meio) sempre terá valores maiores que 1. O índice de refração pode ser calculado por meio da seguinte razão:

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n = 
      v

Se o índice de refração de um meio é bastante elevado, a velocidade da luz em seu interior será muito menor que a velocidade da luz no vácuo. Nesse caso, dizemos que o meio tem alta refringência, característica de alguns materiais como o diamante. Seu índice de refração chega a 2,4 – isso significa que, no vácuo, a luz propaga-se 2,4 vezes mais depressa que no interior de um diamante.

Como funciona a radiação Cherenkov?

A resposta a essa pergunta rendeu um prêmio Nobel para três físicos, em 1958, entre eles o seu descobridor, o russo Pavel Cherenkov. De maneira similar às ondas de choque formadas pelos aviões supersônicos, que surgem porque essa aeronave move-se mais rápido que a perturbação sonora gerada por ela mesma, os elétrons emitidos pelas reações nucleares, em meios como a água, movem-se mais rápido que a luz. Dessa forma, por causa dessa desaceleração, eles produzem uma luz de tons predominantemente azuis.

Publicado por Rafael Helerbrock

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