Cherenkov, Pavel Alexeievich (1904-1990).
Físico ruso, nacido en Novaya Chigla (en la región de Voronezh) el 28 de julio de 1904 y fallecido en Moscú el 6 de enero de 1990. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física -que compartió con sus compatriotas Ilia Mijáilovich Frank (1908-1990) e Igor Yevguenievich Tamm (1895-1971)- por el descubrimiento del efecto que lleva su nombre (efecto o radiación Cherenkov). Se trata de una radiación de tipo electromagnético producida por el paso de partículas en un medio a velocidades superiores a las de la luz en dicho medio.
Nació en el seno de una humilde familia de campesinos, formada por Alexei y Mariya Cherenkov, que sobrevivía a duras penas bajo la opresión del gobierno zarista. A pesar de su modestia, sus progenitores, conscientes de la viva inteligencia mostrada por el joven Pavel desde su más tierna infancia, se empecinaron en procurarle una excelente formación académica. Fue así como logró matricularse en la Facultad de Física y Matemáticas de la Universidad Estatal de Voronezh, de la que egresó con el título de licenciado en 1928.
Dos años después, Pavel Alexéievich Cherenkov se incorporó, en calidad de oficial científico mayor, a la Academia de Ciencias de la Unión Soviética, donde pronto fue promovido a Jefe de Sección del Instituto de Física Lebedev, uno de los centros de estudio e investigación más prestigiosos de todo el mundo. A los treinta y seis años de edad (1940) alcanzó el grado de doctor en Matemáticas y Física, y tres años después fue nombrado profesor de Física Experimental en el recién citado Instituto Lebedev. Durante casi tres lustros, toda su actividad como docente e investigador estuvo ligada a este Centro, en el que desempeñó el cargo de director de Laboratorio de Procesos Fotomesónicos.
En 1934, cuando trabajaba en el Instituto Lebedev bajo la supervisión de Sergei Vavilov (1891-1951), observó con extrañeza cómo una botella de agua sometida a un intenso bombardeo radiactivo brillaba con un llamativo resplandor azul. En verdad, no era la primera vez que se detectaba este fenómeno, pues ya lo habían descrito anteriormente Pierre (1859-1906) y Marie Curie (1867-1934), así como el científico francés Lucien Mallet (1885-1981). Cherenkov centró entonces toda su atención como investigador en el estudio de este efecto y sus posibles aplicaciones, y llegó a conclusiones de suma importancia para el desarrollo de la Física nuclear y el conocimiento de los rayos cósmicos.
Diseñó también un valioso detector que pronto se convirtió en un instrumento de obligada presencia en todos los laboratorios de Física experimental. Empleado constantemente en la investigación atómica para observar la existencia y la velocidad de partículas de alta velocidad, este detector tuvo también valiosas aplicaciones en la industria aeronáutica, al ser instalado en la nave espacial Sputnik III.
Siempre dentro de este campo de trabajo, Cherenkov contribuyó también notablemente al desarrollo de aceleradores de electrones, al mejor conocimiento de las reacciones fotonucleares y al estudio en profundidad de los mesones (partículas originadas en ciertas reacciones nucleares, de masa intermedia entre las del electrón y el nucleón).
Casado desde 1930 con Mariya Putintseva -con la que tuvo dos hijos: Alexei y Elena-, Cherenkov fue distinguido, a lo largo de su brillante trayectoria científica, con numerosos galardones, honores y condecoraciones. Además del ya citado Premio Nobel, recayó en él el Premio Estatal de Ciencias, en sus convocatorias de 1946 y 1951, así como el Premio Stalin (1964), que compartió también con Frank y Tamm.
El efecto Cherenkov
El científico ruso dio su nombre al fenómeno que había observado en 1934, plasmado en una radiación azul que aparece en el interior de un líquido transparente cuando éste se ve atravesado por partículas elementales cargadas, que se mueven a una velocidad mayor de la que desarrolla la luz en ese medio líquido.
En un principio, el conocimiento de esta radiación causó conmoción en la comunidad científica mundial, ya que, según lo establecido por la teoría de la relatividad, nada puede superar la velocidad de la luz. Sin embargo, pronto se reparó a que esta ley teoriza sobre la velocidad de la luz... en el vacío, pero no dice nada de su velocidad a través del agua, donde progresa con mucha mayor lentitud. De hecho, investigaciones posteriores demostraron que el efecto Cherenkov tiene lugar únicamente en medios elásticos distintos del vacío.
Resultó cierto, pues, que, según lo dispuesto por la ley de relatividad, la velocidad de la luz en el vacío marca un límite inalcanzable para cualquier partícula material; pero en un medio elástico como el agua, donde la refracción es de 1'33, la luz viaja a una velocidad aproximada de 225.000 km/segundo, velocidad que puede ser alcanzada y superada por muchas partículas. La única condición es que las partículas en desplazamiento estén eléctricamente cargadas, como los electrones, o que se trate de moléculas de agua ionizadas; al ionizarse, el agua genera protones libres que están cargados eléctricamente y pueden ser acelerados por las partículas radiactivas con las que chocan.
Con el paso del tiempo, se pudo comprobar que el efecto Cherenkov y las consecuencias que de él se derivan se producen también en la atmósfera (como no podía ser menos, ya que se trata también de un medio en el que la luz se desplaza con mayor lentitud que en el vacío). Esta constatación sugirió a los físicos de mediados del siglo XX la posibilidad de construir unos instrumentos específicos que, sirviéndose del llamativo resplandor azul emitido por la radiación Cherenkov, fueran capaces de detectar y estudiar partículas hiperlumínicas en el medio atmosférico (y, en general, en cualquier otro medio distinto al vacío).
Al desplazarse cualquier partícula a una elevada velocidad en un medio cualquiera (pero distinto del vacío), va arrastrando consigo una onda de choque generada por ella misma. La generación de esta onda de choque priva a la propia partícula que la produce de una cantidad considerable de su energía, que al liberarse adquiere la forma de un fotón y, por lo tanto, vibra en la frecuencia del color azul. Esta es la explicación del fenómeno de Cherenkov y del color característico de su radiación.
Pronto se descubrieron interesantes aplicaciones concretas de todos estos avances de la Física teórica y experimental. El fenómeno descrito y estudiado por Cherenkov permitió construir detectores de partículas que enseguida se emplearon para garantizar la seguridad de los reactores nucleares (pues son capaces de captar la menor fuga), o para analizar la composición de los rayos cósmicos y de las radiaciones emitidas por substancias radiactivas almacenadas en cualquier medio distinto al vacío (por ejemplo, bajo el agua).
Como ya se ha indicado más arriba, Cherenkov no fue realmente el descubridor del efecto que lleva su nombre, aunque sí fue el primero en darle explicación y estudiarlo en profundidad, junto con los ya citados Tamm y Frank. Fuero los esposos Curie los primeros en observarlo, hacia 1900, aunque no lograron descifrar su auténtica naturaleza; un cuarto de siglo después, (concretamente, en 1926) el científico francés Lucien Mallet descubrió que, bajo un intenso bombardeo radiactivo, el agua no era el único medio que emitía la que después habría de ser conocido como radiación Cherenkov, sino que este fenómeno se producía en cualquier medio transparente. Su gran aportación a este fenómeno fue el descubrimiento, antes de que tuvieran lugar las investigaciones de Pavel A. Cherenkov, de no presentaba las bandas de emisión espectral características de la fluorescencia, sino que mostraba un espectro continuo completamente anómalo. Mallet intentó explicar la naturaleza de esta anomalía, pero, tras dedicar muchos años a su estudio, se dio por vencido. Habrían de ser Cherenkov, Tamm y Frank quienes dieran con la respuesta satisfactoria.
JR
