luce Cerenkov
luce Cˇerenkov
Emissione luminosa che ha luogo in un mezzo trasparente attraversato da particelle cariche d’alta energia, per es., da elettroni veloci. Quando una particella carica attraversa un materiale dielettrico con una velocità V maggiore della velocità di fase v delle onde elettromagnetiche nel mezzo stesso, quest’ultimo irraggia luce sotto forma di radiazione elettromagnetica. Il campo elettrico della particella polarizza gli atomi del mezzo vicini alla sua traiettoria, cedendo loro una piccola frazione dell’energia della stessa particella; successivamente, entro un tempo brevissimo, il mezzo si depolarizza e restituisce l’energia acquisita sotto forma di quanti di radiazione. Lo spettro della luce emessa è continuo, l’energia irradiata nell’intervallo di lunghezze d’onda da λ a λ+dλ essendo, nel campo del visibile e dell’ultravioletto vicino, proporzionale a dλ/λ3; la radiazione non viene emessa in tutte le direzioni, ma soltanto in quelle che formano con la direzione delle particelle l’angolo θ=arccos(v/V): le superfici d’onda della radiazione sono coni con i vertici rivolti nella direzione del moto delle particelle, gli assi paralleli a tale direzione (ipotizzata rettilinea), e semiapertura pari a π/2−θ. Rivelatori Čerenkov basati sulla debole scia luminosa lasciata dalle particelle in un mezzo opportuno sono utilizzati per distinguere tra loro le particelle cariche prodotte nelle interazioni nucleari e subnucleari ad alta energia, e per misurarne la velocità con grande precisione: rivelatori ad acqua approntati originariamente per studiare il decadimento del protone sono poi evoluti per la rivelazione dei neutrini solari (un esempio importante è costituito dal riveletore giapponese KAMIOKANDE, Kamioka nucleon decay experiment). L’atmosfera terrestre è utilizzata per lo studio dei raggi cosmici di alta energia: la luce Čerenkov prodotta dalle interazioni è osservata mediante telescopi o sistemi di telescopi. L’analisi dettagliata della struttura del fascio Čerenkov permette inoltre di ricostruire la direzione d’arrivo dei fotoni. (*)