¿Que es la radiación Cherenkov?

La radiación de Cherenkov

Cuando se enciende un reactor nuclear y el combustible comienza a fisionar (a romperse) se liberan multitud de partículas cargadas con una enorme cantidad de energía. Cuando estas partículas viajan más rápido que la luz en ese medio, se produce un efecto luminoso bastante llamativo conocido como radiación de Cherenkov.

Podríamos pensar que esta radiación se ve de color verde, fruto de series y películas, como en Los Simpson. Pero en realidad, el brillo es de color azulado. ¿Por qué se produce? Su aparición puede tener mucha más utilidad de la que pensamos.

¿Qué es la radiación de Cherenkov?

En lo más profundo de los reactores nucleares se esconde el combustible atómico. Este está rodeado de un refrigerante: el agua. Los núcleos de reacción están inmersos para que sea más fácil controlarlos y mantenerlos estables. Cuando comienza la reacción de fisión, un montón de átomos comienzan a romperse, lanzando partículas subatómicas en todas direcciones. Estas partículas tienen muchísima energía y se desplazan a una velocidad mayor que la de los fotones que componen la propia luz."Nada puede ir más rápido que la luz, ¿no?". Esto es cierto para el vacío. En el agua (y otros medios), los fotones se desplazan más lentamente lo que permite que otras partículas sean más rápidas.

Al avanzar generan un campo electromagnético y parte de la energía se pierde (se emite) como un fotón. Las ondas de luz se "apelotonan" formando una onda de choque, que es la responsable del brillo azulado. Es algo muy parecido a lo que ocurre con el efecto Doppler, para las ondas de sonido, pero con la luz. La onda de choque, simplificando mucho la explicación, tiene una forma cónica que corresponde al punto donde se unen los frentes de onda.

¿Para qué nos sirve la radiación de Cherenkov?

Además de ser todo un espectáculo, y más allá de las implicaciones físicas teóricas, lo cierto es que esta radiación tiene una utilidad práctica. Cuando llegan los rayos cósmicos a nuestra atmósfera, lanzados con una energía tremenda, chocan contra sus átomos de oxígeno y nitrógeno.

Como decíamos, en el vacío nada puede viajar más rápido que la luz. Pero en nuestra atmósfera sí. Al romper los átomos en la atmósfera se producen reacciones en cadena. Estas cascadas de fisión producen el mismo efecto que vemos en los reactores, aunque son mucho más tenues.

Hay que aclarar que son las partículas de la atmósfera, al romperse, las que producen la radiación de Cherenkov, no las partículas cósmicas en sí. Pero ¿y para que nos sirven? Los telescopios Cherenkov son unas herramientas muy precisas cuyo objetivo es detectar rayos gamma de gran energía, con una velocidad cercana a la de la luz mientras viajan en el vacío.

El telescopio MAGIC, detector de radiación de Cherenkov en la atmósfera

Los rayos gamma desencadenan estas reacciones entre los 10 y 20 Km sobre la superficie terrestre, aunque los destellos son muy efímeros. Todavía no tenemos claro el origen de los rayos cósmicos, aunque están relacionados con las erupciones solares, las estrellas y otros fenómenos estelares, como las supernovas. Por eso nos interesa tanto entenderlo, aunque solo podemos estudiarlos a partir de cosas tan efímeras como la radiación de Cherenkov que dejan a su paso.

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https://twitter.com/twitter/statuses/985387311130169344 en este enlace lo que vemos es el reactor del Radiation Science & Engineering Center, de PennState. Este reactor es de carácter experimental y está destinado a la investigación, no a producir energía.