Effetto Cerenkov? Particelle cariche e raggi Gamma

© it.wikipedia.org

Nella fotografia il fisico sovietico Pavel Alekseevič Čerenkov, premio Nobel nel 1958.
Per la teoria della relatività, nessuna particella può viaggiare a una velocità superiore a quella della luce nel vuoto. Ma in un mezzo quale l'aria, le cose cambiano drasticamente, infatti la velocità di propagazionediminuisce. Di conseguenza questa velocità non è più un limite e una particella potra superare la velocità di c/n, rimanendo sempre al di sotto di c.
Nel caso in cui la particella in questione ha una carica elettrica potremmo "assistere" all'effetto che prende il nome da Pavel A. Cerenkov. 
Se tale particella è carica elettricamente allora si verifica l’effetto Cherenkov. Consideriamo una particella carica che viaggia a velocità costante attraverso un mezzo trasparente il cui indice di rifrazione, risulti maggiore di 1. La particella che attraversa il mezzo genera un campo elettromagnetico che polarizza gli atomi del mezzo in questione.

© it.wikipedia.org

Immaginiamo che la particella carica sia un protone, allora gli atomi vengono deformati in modo che gli elettroni vengono a trovarsi più vicini alla particella...
con carica positiva. Gli elettroni ritornano alla posizione d’equilibrio dopo che la particella è passata, emettendo fotoni.
Questo fenomeno avviene solo se il mezzo è un dielettrico, non altrimenti.

© lucadifino.wordpress.com

I raggi Gamma

Durante il processo vengono rilasciati raggi Gamma. Le radiazioni vengono emesse solo se si verifica la condizione: β>1/n.

Ma la velocità della particella è uguale a quella c/n, non si verifica alcuna radiazione. Invece l’angolo massimo si ha quando la particella si muove a velocità c. In tal caso la relazione diviene. cosθ=1/n. Il rilevamento di radiazione Cherenkov è oggi sfruttato ampiamente in astronomia delle sorgenti gamma e per gli esperimenti condotti sui neutrini, rilevando ad esempio i neutroni prodotti in acqua, i quali, essendo negativamente carichi, e viaggiano ad una velocità superiore a quella della luce in acqua, danno luogo all’effetto Cherenkov.

© it.wikipedia.org

Approfondimento

I raggi Y sono radiazioni elettromagnetiche di origine nucleare con lunghezze d’onda comprese tra 10⁻¹¹ m e 10⁻¹³ m ed energie corrispondenti che variano dai 40 keV ai 4 MeV. Sono prodotti dal decadimento di un materiale radioisotopo che tende spontaneamente allo stato stabile. Un esempio è il cobalto 60 che ha un tempo di dimezzamento di circa 5 anni. 
Ciclo del carbonio-azoto-ossigeno, o ciclo di Bethe è una serie di reazioni nucleari.