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Cette étrange lumière bleue des réacteurs nucléaires? C'est le rayonnement Tchérenkov

Cette étrange lumière bleue des réacteurs nucléaires? C'est le rayonnement Tchérenkov

Dans la mini-série "Tchernobyl", lorsque le réacteur explose pour la première fois, une étrange lumière bleue en émane.

Dans les films d'horreur, c'est toujours une mauvaise idée d'entrer dans une pièce où une lumière bleue effrayante en sort.

Il s'avère que cette lumière bleue effrayante est un vrai phénomène, et elle s'appelle Rayonnement Tchérenkov.

Le rayonnement Tchérenkov se produit lorsqu'une particule chargée, comme un électron, traverse un milieu diélectrique (un isolant électrique qui peut être polarisé par un champ électrique appliqué) à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière dans ce milieu.

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La vitesse de la lumière (c) dans le vide est une constante de 299 792 458 mètres par seconde, mais la lumière ralentit à 225 000 000 de mètres par seconde dans l'eau, et à environ 197 000 000 mètres par seconde dans le verre. Cela signifie que lorsqu'elle se déplace dans l'eau, la lumière se déplace à seulement 3/4 de la vitesse qu'elle atteint dans une vitesse de vide; et lors du déplacement à travers le verre, la lumière se déplace à 2/3 de sa vitesse dans le vide.

Pendant les réactions nucléaires et dans les accélérateurs de particules, les particules peuvent être accélérées au-delà de ces vitesses, mais toujours moins que la vitesse de la lumière.

Pavel Cherenkov

Le rayonnement Tchérenkov porte le nom du physicien soviétique Pavel Alekseyevich Cherenkov qui a remarqué pour la première fois l'effet en 1934 lorsqu'une bouteille d'eau qui avait été exposée aux radiations a brillé en bleu.

Ce type de rayonnement a d'abord été théorisé en 1888 par le polymathe anglais Oliver Heaviside, puis à nouveau en 1904 par le physicien allemand Arnold Sommerfeld. En 1910, Marie Curie observe la lumière bleue dans une solution concentrée de radium.

Une analogie avec le rayonnement Tchérenkov est le boom sonore créé lorsqu'un avion vole plus vite que la vitesse du son. Les ondes sonores générées par l'avion voyagent à la vitesse du son. Parce qu'ils se déplacent plus lentement que l'avion à grande vitesse, ils ne peuvent pas se propager devant l'avion et forment à la place un front de choc.

De la même manière, puisque la particule émettant le rayonnement est en mouvement, elle émet un cône de rayonnement qui se déplace dans la même direction de mouvement que la particule qui l’émet. Cela diffère du phénomène de fluorescence, où les électrons se désexcitent et émettent un rayonnement visible dans toutes les directions.

Deux collègues de Cherenkov, Igor Tamm et Ilya Frank, ont décrit le rayonnement Tchérenkov dans le contexte de l'électromagnétisme et de la relativité, et pour leur travail, tous les trois ont reçu le prix Nobel de physique 1958.

"Voir" l'invisible

Si une particule chargée frappe l'humeur vitreuse de l'œil humain, des éclairs de rayonnement Tchérenkov apparaissent. Cela a été utilisé dans les premiers jours des expériences de physique des particules par des scientifiques qui «regardaient» dans un faisceau invisible d'électrons pour «voir» s'il était activé.

S'ils voyaient les éclairs bleus du rayonnement Tchérenkov, ils savaient que c'était allumé. Comme on en savait plus sur les dangers des radiations, cette pratique a été arrêtée.

Aujourd'hui, les techniciens en énergie nucléaire utilisent la quantité de lumière bleue, ou rayonnement Tchérenkov, dans un réacteur pour mesurer la radioactivité des barres de combustible usé.

Le rayonnement Tchérenkov est également utilisé dans les expériences de physique des particules pour identifier les particules en cours de création, pour détecter les neutrinos et pour étudier les objets astronomiques émettant des rayons gamma, tels que les restes de supernovas.


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