Efectul Cherenkov a fost observat pentru prima dată într-o instalație de fuziune nucleară

Radiația Cherenkov este radiație electromagnetică emisă atunci când o particulă încărcată electric (cum ar fi un proton) trece printr-un dielectric cu o viteză mai mare decât viteza de fază a luminii în acel mediu, fenomen numit și efectul Cherenkov. Strălucirea albastră caracteristică reactorilor nucleari se datorează radiației Cherenkov. Numele provine de la fizicianul rus Pavel Alexeevici Cherenkov, laureat al Premiului Nobel pentru Fizică în anul 1958, primul care a caracterizat acest fenomen.

În timp ce teoria relativității postulează că viteza luminii în vid este o constantă universală (c), viteza cu care lumina se propagă într-un material poate să fie semnificativ mai mică decât c. De exemplu, viteza de propagare a luminii în apă este doar 0,75c. Materia poate fi accelerată peste această viteză în procesul reacțiilor nucleare și în acceleratoarele de particule. Radiația Cherenkov rezultă când o particulă încărcată electric, de regulă un electron, depășește viteza cu care lumina se propagă într-un mediu dielectric (izolator electric) prin care trece.

Efectul Cherenkov a fost observat în timpul unei reacţii de fuziune nucleară

Compania SHINE, specializată în fuziune nucleară, a raportat primele observații ale efectului Cherenkov în timpul unei reacții de fuziune, o dovadă vizuală a faptului că are loc o reacție. Acest fenomen este mai des întâlnit în centralele nucleare tradiționale de fisiune și produce o lumină frumoasă, albastru-violet.

O analogie comună este cea cu bumul sonic al unui zgomot de avion supersonic sau glonț. Undele sonore generate de corpul supersonic nu se mișcă suficient de repede pentru a se da la o parte din calea corpului respectiv. Astfel, undele „se adună” și formează un front de șoc. Atunci când o particulă depășește viteza luminii într-un anumit mediu, se obține efectul Cherenkov.

Pentru a clarifica lucrurile, trebuie să subliniem faptul că aceste particule nu se mișcă mai repede decât viteza luminii în vid, care este cea mai mare viteză posibilă în Univers. Dar, după cum am menţionat mai sus, lumina este cu aproximativ 25% mai lentă în apă, comparativ cu cea din vid, astfel încât, cu o reacție potrivită, se pot accelera particulele la peste 225.000 de kilometri pe secundă. În acest caz, particulele sunt neutroni produși în cadrul unei reacții de fuziune.

„În mod normal, pentru a vedea acest lucru cu ochiul liber, ar trebui să te uiți la miezuri de reactoare de fisiune nucleară sau la combustibil de fisiune nucleară folosit. Este semnificativ pentru că suntem capabili să arătăm rate de fuziune în stare stabilă la niveluri mult mai ridicate decât cele demonstrate anterior. Credem că este pentru prima dată când o reacție de fuziune a generat radiații Cherenkov vizibile.”, a declarat Greg Piefer, fondator și director executiv al companiei SHINE.^[sursa]

Cum funcţionează acest sistem de fuziune

Sistemul de fuziune al SHINE folosește două tipuri speciale de atomi de hidrogen pentru configurația de fuziune: deuteriu și tritiu. În timp ce majoritatea hidrogenului din univers are un nucleu format dintr-un singur proton solitar, deuteriul are un neutron și un proton, iar tritiul are doi neutroni și un proton. Compania folosește un fascicul de deuteriu (doar nucleul de deuteriu) pentru a lovi o țintă de tritiu la mare viteză.

„Efectul Cherenkov produs aici a fost suficient de strălucitor pentru a fi vizibil, ceea ce înseamnă că au avut loc o mulțime de fuziuni, aproximativ 50 de trilioane de fuziuni pe secundă. La un miliard de fuziuni pe secundă, s-ar putea să aveți radiații Cherenkov măsurabile, dar nu cantități vizibile. Aceste rezultate reprezintă o dovadă puternică a proceselor nucleare în joc și o dovadă în plus că fuziunea poate produce neutroni la fel ca unele reactoare.”, a declarat Gerald Kulcinski, profesor emerit de inginerie nucleară Grainger și director emerit al tehnologiei de fuziune la Universitatea Wisconsin-Madison, într-un comunicat.^[sursa]

Abordarea produce în prezent un randament foarte scăzut. Scopul acestei companii este acela de a demonstra fezabilitatea și scalabilitatea fuziunii nucleare. În același timp, fasciculele de deuteroni pot fi folosite pentru a produce radioizotopi utili din punct de vedere medical.