Radiação Cherenkov. Emissão de radiação por partículas viajando mais rápido que a luz. Aurélio Bianco Pena

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Radiação Cherenkov

Emissão de radiação por partículas viajando mais rápido que a luz

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Estrutura da apresentação

1. Introdução Histórica 2. Fenomenologia

3. Principais Resultados 4. Aplicações Tecnológicas

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Introdução Histórica

Previsão teórica Oliver Heaviside 1888 - 1889 ₁₉₀₀ Primeira observação Casal Currie

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Introdução Histórica

Detecção experimental Pavel Cherenkov 1934 1958 Formulação teórica Igor Tamm Ilya Frank 1937 Nobel de Física

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Fenomenologia: Partícula no vácuo

 Velocidade (v) menor que a

velocidade da luz (c)

 Campos se afastam da

partícula de forma circular

 Há informação dos campos à

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Fenomenologia: Partícula em um meio

 Velocidade da luz no meio é

reduzida por um fator n-1

 Velocidade (v) da partícula é

tal que:

𝑐

𝑛

< 𝑣 < 𝑐

 A informação dos campos

forma um cone atrás da partícula (cone de Mach) *

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Fenomenologia: Contradição

 Partículas em movimento uniforme não emitem radiação!

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Fenomenologia: Contradição

 Partículas em movimento uniforme não emitem radiação!

 Porque o caso da radiação de Cherenkov é especial?

 A partícula não emite radiação, a perturbação dos átomos na vizinhança da

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Principais resultados: Ângulo de Cherenkov

 Ângulo entre a trajetória e a superfície

do cone de Mach

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Principais resultados: Potenciais

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Principais resultados: Tempo retardado

 Posições fora do cone de Mach

não tem solução para o tempo t_r

 Posições no interior do cone de

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Principais resultados: Tempo retardado

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Principais resultados: Os campos

 O campo elétrico da partícula:

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Principais resultados: Lei de Gauss

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Principais resultados: Lei de Frank-Thamm

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Aplicações

 Reatores Nucleares

 A emissão de partículas beta em alta

velocidade atesta a atividade de uma amostra radioativa

 Identificação de partículas

 Em detectores como o CERN o ângulo de

emissão da radiação é utilizado para identificar partículas

 Astrofísica de partículas

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Aplicações: Astrofísica de partículas

 Detecção de neutrinos de alta energia *

 Neutrinos interagem com partículas nos

detectores formando elétrons ou múons

 Os elétrons e muons emitem radiação

Cherenkov durante um tempo (até as interações desacelerarem estas partículas)

 Os detectores traçam a trajetória do

neutrino, encontrando o local no céu que o emitiu

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Aplicações: Ice Cube

 O ice cube detecta fenômenos muito

energéticos e rapidamente passa a informação para os telescópios espalhados pela terra

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Bibliografia

Referências

 SMITH, G. S. An introduction to classical electromagnetic radiation. [S.l.]:

Cambridge University Press,1997.

 ZANGWILL, A. Modern electrodynamics. [S.l.]: Cambridge University Press,

2013.

 COURTEILLE, P. W. Apostila: Electrodynamics. IFSC, 2020.  https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.2058  Site do Ice cube: icecube.wisc.edu

Mídia utilizada:

 Vídeos disponíveis em: www.youtube.com/watch?v=Yjx0BSXa0Ks&t=451s  Imagens do ice Cube: super.abril.com.br/especiais/o-telescopio-de-gelo/