Korku filmlerinde, ürkütücü mavi bir ışığın yayıldığı bir odaya girmek neredeyse her zaman kötü bir fikirdir. İlginç bir şekilde, bu gizemli mavi ışık, gerçek bir fiziksel fenomenle ilişkilidir. Bu durum Çerenkov (Cherenkov) Radyasyonu ya da Çerenkov Işıması olarak bilinir.
Einstein’ın kuramına göre, boşluktaki ışık hızı — saniyede yaklaşık 300.000 kilometre — evrendeki mutlak hız sınırıdır. Bu sınırın aşılması, teorik olarak sonsuz miktarda enerji gerektirir ve fizik kuralları dahilinde mümkün değildir. Ancak ışık, her ortamda aynı hızda ilerlemez.
Örneğin, suda ışık hızı yaklaşık 200.000 km/s’ye düşer. Bu durumda, yeterli enerjiye sahip bir parçacık, ışığın sudaki hızını aşabilir. İşte bu gerçekleştiğinde, Çerenkov etkisi olarak bilinen ilginç bir fiziksel olay ortaya çıkar.
Pavel Alekseyeviç Cherenkov, bu etkiyi ilk kez 1934 yılında, radyasyona maruz bırakılmış bir şişe suyun mavi ışıkla parladığını gözlemlediğinde fark etti. Her ne kadar bu ışıma 20. yüzyıla kadar gözlemlenmemiş ve Einstein’ın özel görelilik kuramını ortaya koymasına kadar açıklanamamış olsa da, Çerenkov ışınımının teorik olarak mümkün olabileceği, İngiliz polimat Oliver Heaviside tarafından daha 1888 yılında öngörülmüştü.
Daha sonra İlya Frank ve İgor Tamm, bu olguyu teorik olarak açıklayıp geliştirdiler. Üç bilim insanı, bu önemli çalışmalarıyla 1958 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü.
Çerenkov Radyasyonu Nedir?
Bir uçağın ses hızını aştığını düşünün. Uçak, ses dalgalarından daha hızlı hareket ettiğinde, bu dalgaları önüne itemez. Bunun yerine arkasında bir şok dalgası — yani sonik patlama — oluşur. Bu durum, uçağın ardından bir “ses konisi” bırakmasına yol açar.
Çerenkov ışınımı da benzer bir prensiple çalışır. Eğer bir parçacık, bulunduğu ortamda ışığın hızından daha hızlı hareket ederse, çevresindeki ışık dalgaları ona yetişemez. Bu da parçacığın, hareket yönünde bir ışık konisi oluşturmasına neden olur. Ortaya çıkan bu ışık genellikle mavi renktedir.
Aşağıdaki görselde, nükleer reaktörün çekirdeğini çevreleyen suyun içindeki mavi parıltı, Çerenkov ışınımı nedeniyle oluşur. Bu etki, bölünme ürünlerinden çıkan beta parçacıklarının (çok hızlı elektronların), su moleküllerini uyararak ışık yaymalarına neden olmasıyla ortaya çıkar. Moleküller, normal enerji seviyelerine dönerken genellikle mavi ışık fotonları salar.
Çerenkov Radyasyonunu Günümüzde Nerede Kullanıyoruz?
Çerenkov ışınımı, zararlı olmasa da genellikle yüksek enerjili parçacıkların varlığına işaret eder. Bu özelliği sayesinde hem nükleer reaktörlerde hem de parçacık hızlandırıcılarda dikkatle izlenmesi gereken önemli bir gösterge hâline gelir. Ortaya çıkan mavi parıltı yalnızca estetik bir ışık değil, aynı zamanda ciddi enerji düzeylerinin ve potansiyel risklerin habercisidir.
Ancak Çerenkov radyasyonu yalnızca bir tehlike işareti değil, aynı zamanda bilimsel keşifler için güçlü bir araçtır. Genellikle suya batırılmış radyoaktif maddelerle ilişkilendirilse de, parçacık fiziği deneylerinde, nötrino tespitlerinde ve gama ışını yayan gök cisimlerinin incelenmesinde de aktif biçimde kullanılır.
Yer seviyesindeki özel teleskoplar, atmosferle etkileşen gama ışınlarının oluşturduğu Çerenkov ışığını algılayarak uzak evreni gözlemlememize olanak tanır. 1989’da Whipple Teleskobu’nun Yengeç Bulutsusu’ndan gelen gama ışınlarını tespit etmesi, bu alandaki önemli bir dönüm noktasıdır.
Son yıllarda Çerenkov ışınımı, tıp alanında da kendine yer bulmuştur. Araştırmacılar, bu ışınımı kullanarak uygun maliyetli bir kanser tespit yöntemi geliştirmiştir. Özellikle kaynakların sınırlı olduğu bölgelerde, bu yöntem erken tanı olanaklarını genişletme potansiyeline sahiptir.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- That Eerie Blue Light from Nuclear Reactors? It’s Cherenkov Radiation. yayınlanma tarihi: 7 Temmuz 2017; Kaynak site: Interesting Enginnering. Bağlantı: That Eerie Blue Light from Nuclear Reactors? It’s Cherenkov Radiation/
- That Eerie Blue Light from Nuclear Reactors? It’s Cherenkov Radiation. Yayınlanma tarihi: 22 Ocak 2022. Kaynak site: Thoughtco. Bağlantı: That Eerie Blue Light from Nuclear Reactors? It’s Cherenkov Radiation
- Atkins, R. & Benbow, W. & Berley, D. & Blaufuss, E. & Bussons, J. & Coyne, D. Delay, Rodrigo & DeYoung, T. & Dingus, Brenda & Dorfan, D. & Ellsworth, R. & Falcone. Alfredo & Fleysher, L. & Fleysher, R. & Gisler, G. & Gonzalez. M. & Goodman, Jordan & Haines, T. & Hays, Elizabeth & Yodh, Gaurang. (2003). Observation of TeV Gamma Rays from the Crab. Nebula with Milagro Using a New Background Rejection Technique. The Astrophysical Journal. 595. 803. 10.1086/377498.
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
