La fisica dell'effetto Čerenkov
Effetto Čerenkov
Per la teoria della relatività, nessuna particella può viaggiare a una velocità superiore a quella della luce nel vuoto (circa
c = 300 000 km/s). In un mezzo denso però, la velocità di propagazione della luce risulta più bassa di quella di propagazione nel vuoto, e in un mezzo con indice di rifrazione
n sarà
c/n. Può avvenire che una particella superi la velocità di propagazione della luce nel mezzo (pur tuttavia rimanendo al di sotto di
c).[SUP][3][/SUP] Se tale particella è carica elettricamente si verifica l'effetto Čerenkov, ovvero l'emissione di radiazioni
γ. Come nell'aria, quando un oggetto supera il muro del suono, si forma un cono d'onda (onde meccaniche), allo stesso modo, con le onde elettromagnetiche, nelle condizioni sopra enunciate, si assiste alla produzione di un cono d'onda del tutto simile al cono di Mach per il suono.
Caratteristico della radiazione Čerenkov è il cosiddetto
angolo di Čerenkov,[SUP][3][/SUP] indicato in figura con la lettera
.
L'angolo di Čerenkov può essere calcolato mediante la seguente relazione:
dove
n è l'indice di rifrazione,
c è la velocità della luce nel vuoto (e di conseguenza
la velocità della luce nel mezzo) e
v è la velocità della particella carica.
Si può subito notare che, se la velocità della particella è uguale a quella di propagazione della luce nel mezzo, non si nota alcuna radiazione. L'angolo massimo si ha invece quando la particella si muove alla velocità
. In tal caso, la relazione diventa:
Il rilevamento di radiazione Čerenkov è oggi sfruttato nell'astronomia delle sorgenti gamma e per gli esperimenti condotti sui neutrini, rilevando ad esempio i muoni prodotti in acqua, i quali, essendo negativamente carichi, e viaggiando ad una velocità superiore a quella di propagazione della luce in acqua, danno luogo all'effetto Čerenkov.
Fonte Wiki.