SEARA DA CIÊNCIA
CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Bassalo


O Efeito Vavilov-Cherenkov

O Efeito Vavilov-Cherenkov.

 

Em 1897 (Philosophical Magazine 44, p. 503), o físico inglês Sir Joseph J. Larmor (1857-1942) demonstrou que uma carga elétrica acelerada irradia energia. Em 1934, os físicos russos Pavel Alekseyvich Cherenkov (1904-1990; PNF, 1958) e Sergey Ivanovich Vavilov (1891-1951), em trabalhos independentes publicados na Doklady Akademii Nauk SSSR 2 (p. 451; 457), anunciaram que haviam observado a emissão de luz azul em uma garrafa com água quando irradiada com uma fonte de ondas de rádio. Em uma série de experiências, Cherenkov mostrou que a luz azulada não era devida à fluorescência, como se acreditava, mas sim a um novo tipo de radiação (esse fenômeno foi mais tarde reconhecido como Efeito Vavilov-Cherenkov) gerada por partículas rápidas e carregadas. Em 1937 (Physical Review 52, p. 378), Cherenkov estabeleceu as propriedades gerais desse novo tipo de radiação, conhecida como Radiação de Vavilov-Cherenkov. Ainda em 1937 (Doklady Akademii Nauk USSR 14, p. 109), os físicos russos Ilya Mikhailovic Frank (1908-1990; PNF, 1958) e Igor Evgenievich Tamm (1895-1971; PNF, 1958) desenvolveram a teoria clássica dessa radiação, ao mostrarem que ela ocorre quando uma partícula carregada se move através de um meio transparente, de índice de refração n, com uma velocidade (V) constante e maior que a velocidade da luz nesse meio (c/n), onde c é a velocidade da luz no vácuo. Em 1940 (Zhurnal Eksperimental´noi i Teoretiskoi Fiziki 10, p. 589; Journal de Physics USSR 2, p. 441), o físico russo Vitaly Lazarevich Ginzburg (n.1916; PNF, 2003) desenvolveu a teoria quântica dessa radiação.

                   É oportuno observar que esse novo tipo de radiação é utilizado na construção dos chamados detectores de Cherenkov e se destina a medir a velocidade de partículas carregadas, a partir de um determinado valor dessa velocidade. Esse Efeito Vavilov-Cherenkov significa que, conforme dissemos acima, quando uma partícula carregada (elétron, por exemplo) passa através de um meio transparente (de índice de refração ) com uma velocidade V maior do que a velocidade da luz no meio (), isto é:       (), ela perde uma fração de energia na forma da Radiação de Vavilov-Cherenkov. Esse processo é análogo a uma “onda de choque” (“bow wave”) produzida por um navio ou por um avião, quando a sua velocidade é maior, respectivamente, que a velocidade das ondas de água ou que a velocidade das ondas sonoras no ar. Assim, a luz Cherenkov é emitida em um cone cujo ângulo  é dado pela expressão: .