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Imaginemos por un momento un pato. Quiero un pato vivo en un estanque tranquilo. Y no, no te preocupes, no haré ninguna de esas famosas aproximaciones físicas como la vaca esférica. Aquí solo me faltan los detalles que se esconden en esta idílica imagen de un estanque en un día tranquilo con un patito alejándose del terror que nos está dando últimamente el rápido movimiento del agua.
Quedémonos ahí un momento para notar lo que sucede alrededor del pato: unas pequeñas olas que se acercan en la dirección del movimiento. No se parecen a los que aparecen cuando tiramos una piedra al estanque, no son circulares. Intuitivamente entendemos que acompañan el movimiento del pato, que forman un cono de movimiento en relación con su movimiento. Un triángulo cuyo ángulo se cierra a medida que aumentamos la velocidad.
Siempre que un objeto, sigamos con el pato, se mueve en un medio, por ejemplo el agua, más rápido que la velocidad a la que las ondas pueden propagarse en ese medio, crea una perturbación en forma de onda de choque. Con el pato es fácil de explicar de forma intuitiva, porque todos hemos visto cómo se mueve un pato en el agua. El movimiento de un barco también me ayuda a imaginar lo que se conoce como golpe de proa. Lo mismo ocurre con un avión, el medio en el que se propaga la perturbación es el aire y en este caso se generan ondas sonoras. El avión se mueve más rápido que el sonido en el centro, creando una onda de choque; Sería el equivalente a las ondas de agua que se acumulan frente al pecho del pato. Si el avión supera la onda de choque que lo precede y rompe la barrera del sonido, estaría acompañado del famoso rugido y hablaríamos entonces de un avión supersónico.
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Y ahora encendamos la luz, porque como dijo el dramaturgo ruso Antón Chéjov: «Si en la primera escena de la obra hay un arma colgada de la pared, hay que dispararla en el último acto». Entonces tenemos que disparar: ahora, si una partícula se mueve a gran velocidad, por ejemplo un protón, y la movemos en el agua o en la atmósfera terrestre más rápido que la velocidad de propagación de la luz en este medio, también se crea una onda de choque. Como el pato. La partícula cargada emite entonces un tipo específico de radiación, denominada Cherenkov en honor a su descubridor, el físico Pavel Cherenkov. Seguimos con los famosos rusos.
Pero espera, antes de hablar de cómo, según la teoría de la relatividad de Einstein, nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz, tómate un respiro. A esta frase le falta algo. El límite inviolable de velocidad de la física es el de la luz en el vacío y sólo las partículas sin masa pueden alcanzarlo. Fuera del vacío, es decir, en un medio, la velocidad de la luz se puede alcanzar e incluso superar. Es posible ir más rápido que la velocidad de la luz porque cuando la luz viaja a través de un medio, ya sea agua, aire, prisma o plástico, se mueve más lento y se vuelve más lento. Por eso se crean los arcoíris.
La radiación de Cherenkov ocurre cuando una partícula cargada se mueve más rápido que la velocidad de la luz en un medio. Y como ocurre con el pato, se puede entender que cuando se mueve emite un cono de radiación cuyo ángulo de apertura depende de la velocidad. Si se puede medir el ángulo, se puede determinar la velocidad de la partícula que produjo su emisión. Esta es la base de los detectores de radiación Cherenkov.
La emisión azul característica del agua alrededor de los reactores nucleares es la radiación Cherenkov, y es precisamente la radiación Cherenkov la que emiten las cascadas de partículas generadas en la parte superior de la atmósfera por eventos energéticos en los aceleradores de partículas cósmicas. Sí, el universo es capaz de acelerar partículas a cientos de veces la energía que se les puede entregar en el acelerador de partículas más poderoso que hemos construido en la Tierra, el Gran Colisionador de Hadrones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear.
Algunos de los telescopios más potentes para la detección forman parte del CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory North) y ya están en funcionamiento en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de La Palma. Pero eso te lo contamos otro día.
