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Efeito Cherenkov

O efeito Cherenkov surge quando partículas carregadas, como os elétrons, propagam-se em um determinado meio com velocidade maior que a da própria luz.

Detector de radiação Cherenkov proveniente de raios cósmicos*
Detector de radiação Cherenkov proveniente de raios cósmicos*
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O que é o efeito Cherenkov?

Sempre que uma partícula eletricamente carregada desloca-se em algum meio com uma velocidade maior que a velocidade de propagação da luz nesse meio, ela emite uma luz visível e bastante característica, de coloração azulada, chamada radiação Cherenkov. O efeito foi descoberto pelo físico russo Pavel Cherenkov, junto a Il´ja Mikhailovich Frank e Igor Yevgenyevich. Em 1958, os três foram receberam o prêmio Nobel de Física pela descoberta e interpretação desse fenômeno físico.

Velocidade da luz

A velocidade de propagação da luz varia de acordo com a refringência do meio. Quanto maior a refringência de um meio óptico, menor é a velocidade da luz nele. Analogamente, podemos mensurar a diminuição da velocidade da luz pelo índice de refração desse meio. O índice de refração é uma grandeza adimensional dada pela razão entre a velocidade da luz no meio e a velocidade da luz no vácuo, considerado o meio de menor refringência possível, já que, nele, a velocidade da luz atinge o seu valor máximo (c ≈ 3.108 m/s). A equação abaixo é usada para calcular o índice de refração n da luz:

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Portanto, o efeito Cherenkov só surge quando a velocidade das partículas em um meio é tal que v > c/n.

Como funciona a radiação Cherenkov?

A maioria dos reatores de usinas nucleares fica imersa em água, um meio no qual a luz se propaga com 75% de sua velocidade no vácuo. Dessa forma, as partículas produzidas pela fissão nuclear (geralmente elétrons) conseguem mover-se mais rápido que a própria luz, produzindo um brilho azulado característico. Essa radiação surge de forma similar às ondas formadas por um barco que se move na superfície da água ou, ainda, às ondas de choque formadas pelos aviões supersônicos nesse caso, a propagação do avião é mais rápida que a do som.

Por causa da interação com o meio, esses elétrons são retardados (desacelerados), o que faz surgir as ondas eletromagnéticas da radiação Cherenkov.

Usos da radiação Cherenkov

Muitas partículas de altíssimas velocidades, provenientes do Sol e de outras diversas regiões do universo, conhecidas como raios cósmicos, atingem a atmosfera terrestre e, durante um pequeno intervalo de tempo, podem mover-se mais rápido que a própria luz nesse meio. Por isso, sua entrada na atmosfera é marcada por um pequeno brilho azulado, de baixa intensidade, que pode ser medido e utilizado para auxiliar no estudo de variados fenômenos astronômicos. Detectores de radiação Cherenkov também são usados para a observação de resíduos radioativos, já que algumas drogas utilizadas em tratamentos oncológicos são capazes de permanecer no organismo por longos períodos.

*Créditos da imagem: CapturesFiona/Shutterstock

Por Rafael Helerbrock
Graduado em Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Efeito Cherenkov"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-cherenkov.htm. Acesso em 24 de maio de 2022.

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