Işık Hızını Geçmek; Çerenkov Işıması Nedir?


Hani ışık en hızlı şeydi? – Hala öyle.

Biz insanlar biraz takıntılıyız. Yapamayacağımız şeyleri yapmaya çalışmak, en azından denemek bizim genlerimizde var. Işık hızı da bunlardan bir tanesi. Albert Einstein’e göre evrende ışık hızını geçebilecek bir şey yok ve olmayacak. Fakat bu argüman ışığın vakumlu (uzay gibi) ortamda olduğu zaman geçerli.
Işığın, vakumlu ortamda 299.792.458 m/s (saniyede yaklaşık 300,000 kilometre) hızında ilerlediğini biliyoruz. Bu şartlarda ışığın boşluktaki hızını geçmemizin mümkünatı yok. Bir bilim insanı değilim ancak bu fiziksel olarak da mümkün değil. Fakat, ışık her zaman her yerde aynı hızda yolculuk yapmıyor.
Yani, eğer ışığın yol aldığı ortamı vakumlu değil de atıyorum atmosfer, cam ya da su gibi bir şey yaptığımızda ışık yavaşlıyor.

Ses Hızını aşan, süpersonik bir F-16 jet uçağı.

Tıpkı sesin havada ve suda yayılma hızının farkı gibi. Ses, havada ortalama 343.2 m/s hız ile yol alırken su ortamında bundan 4.3 kat daha hızlı yol alıyor. İşin ilginç yanı ses hızını hali hazırda rahatlıkla geçebiliyor oluşumuz. Işık hızını geçtiğimizde bir sonik patlama gerçekleşiyor. Bunu savaş uçaklarında görüyoruz, duyuyoruz. Bu olay olduğunda uçak ses duvarını aştı diyoruz. Bu niye oluyor derseniz kısaca, ses kaynağının, yayılan ses dalgalarından daha hızlı gitmesi sonucu olarak oluşuyor şeklinde belirtebilirim.

O halde, ışık hızını geçersek ne olur?

Şimdi yukarıda dediğimiz gibi, ışığın ortamdan ortama hızı değişkenlik gösteriyor. Işığın, vakumlu ortamdaki hızı ‘’c’’ ile gösteriliyor. E=mc2’den hatırlarsınız. Fakat ışığın suyun içerisindeki hızı ise 0.75c seviyesine düşüyor, %25’lik bir düşüş. Bu koşullarda, su içerisindeki bazı elektronlar (H2O’dan bahsetmiyorum gelicem oraya sonra) kısıtlı da olsa su içerisinde ilerleyen ışığın hızını geçebiliyorlar. Bunun sonucunda da mavi renkli ışıma  (Blue Glow)  oluyor. Işınımın mavi renkli olması ise Doppler Etkisi’nden dolayı.

Gelişmiş Test Reaktörü’nün (Advanced Test Reactor) Çerenkov Işıması yaydığı sırada çekilen bir fotoğraf.

Mavi renkli ışımayı nükleer reaktörlerde görüyoruz. Bildiğiniz gibi nükleer reaktör çekirdeklerinin etrafında soğutma amaçlı tonlarca su bulunuyor. Su, nükleer çekirdeği soğutmak ve fisyon tepkimesinden ortaya çıkan nötron parçacıklarını yavaşlatmak için kullanılıyor. Fisyon tepkimelerinden aynı zamanda Beta parçacıkları denilen yüklü yüksek hızlı elektron veya pozitron da ortaya çıkıyor. İşte bu parçacıklar, suda yavaşlamış olan ışığın hızını geçiyor ve Çerenkov Işıması’na neden oluyor.

Çerenkov Işıması ne işimize yarıyor?

Şöyle ki, Çerenkov Işıması (Çerenkov Radyasyonu) sayesinde tespiti çok ama çok zor olan biyomolekülleri tespit edebiliyoruz. Aynı zamanda tıp alanında vücut görüntüleme teknolojilerinde kullanılması için çalışmalar yapılıyor. Ayrıca astrofizik alanında bu bir nevi parçacık dedektörü görevi de görüyor. Dünya atmosferine giren kozmik ışınlar atmosferdeki etkileşimleri sonucunda elektron-pozitron çiftleri ortaya çıkıyor. Çerenkov Işıması sayesinde bu gelen ışığın kaynağı saptanabiliyor.
Ayrıntılı Bilgi İçin Aşağıdaki Video ve Kaynakları İnceleyiniz;

Wikipedia – Cherenkov radiation

Wikipedia – Doppler effect

Kozmik Anafor – Çerenkov Işıması


Metin Akpınar
Teknolojiyi ve popüler kültürü takip etmeyi sever, onlar hakkında yazmayı daha çok sever. Ayrıca sizden gelen soruları da cevaplamaktan hoşnut kalır; [email protected] twitter.com/MtnAKPINAR

0 Yorum

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir