Dalam film fiksi ilmiah, reaktor
nuklir dan bahan nuklir selalu bersinar didasarkan pada fakta ilmiah. Misalnya,
air yang mengelilingi reaktor nuklir benar-benar bersinar terang berwarna biru.
Bagaimana cara kerjanya? Hal itu terjadi karena fenomena yang disebut Radiasi
Cherenkov.
Apa itu radiasi Cherenkov?
Radiasi Cherenkov didefinisikan sebagai radiasi
elektromagnetik yang dipancarkan saat partikel bermuatan bergerak melalui media
dielektrik lebih cepat dari pada kecepatan cahaya di media. Efeknya juga
disebut radiasi Vavilov-Cherenkov atau radiasi Cerenkov.
Efek ini dinamai berdasarkan nama fisikawan
Soviet Pavel Alekseyevich Cherenkov, yang menerima Hadiah Nobel Fisika 1958,
bersama dengan Ilya Frank dan Igor Tamm yang mengkonfirmasi eksperimental
mengenai efek tersebut. Cherenkov pertama kali mengamati efeknya pada tahun
1934, ketika sebotol air yang terpapar radiasi bersinar dengan cahaya biru.
Meskipun tidak diamati
sampai abad ke-20 dan tidak dijelaskan sampai Einstein mengajukan teorinya
tentang relativitas khusus, radiasi Cherenkov telah diprediksi oleh ahli bahasa
Inggris Oliver Heaviside secara teori pada tahun 1888.
BAGAIMANA RADIASI
CHERENKOV BEKERJA
Kecepatan cahaya dalam
ruang hampa merupakan suatu konstanta (c), namun kecepatan di mana cahaya
bergerak melalui media kurang dari c. Jadi mungkin saja partikel bergerak
melalui media lebih cepat dari pada cahaya, namun tetap lebih lambat dari pada
kecepatan cahaya.
Biasanya, partikel yang dimaksud adalah elektron.
Ketika sebuah elektron energetik melewati media dielektrik, medan
elektromagnetik terganggu dan terpolarisasi secara elektrik. Media hanya bisa
bereaksi begitu cepat, jadi ada gangguan atau gelombang kejut koheren yang
tertinggal di belakang partikel.
Salah satu fitur menarik dari radiasi Cherenkov
adalah bahwa ini sebagian besar terjadi dalam spektrum ultraviolet, bukan biru
terang, namun membentuk spektrum kontinu (tidak seperti spektrum emisi, yang
memiliki puncak spektral).
MENGAPA AIR YANG BERADA
DI DALAM REAKTOR NUKLIR BERWARNA BIRU?
Saat radiasi Cherenkov
melewati air, partikel bermuatan bergerak lebih cepat daripada cahaya bergerak
melalui suatu medium. Jadi, cahaya yang terlihat memiliki frekuensi lebih
tinggi (atau panjang gelombang lebih pendek) daripada panjang gelombang biasa.
Karena ada lebih banyak cahaya dengan panjang gelombang pendek, cahaya akan
tampak berwarna biru. Tapi, kenapa ada cahaya? Hal itu terjadi karena partikel
bermuatan bergerak cepat melepaskan elektron dari molekul air. Elektron ini
akan menyerap energi dan melepaskannya sebagai foton (cahaya) saat mereka
kembali ke dasar.
Biasanya, beberapa foton ini akan saling
meniadakan (gangguan destruktif), jadi kita tidak akan melihat cahaya. Tapi,
ketika partikel bergerak lebih cepat daripada cahaya bisa berjalan melalui air,
gelombang kejut akan menghasilkan gangguan konstruktif yang kita lihat sebagai
cahaya.
PENGGUNAAN RADIASI
CHERENKOV
Radiasi Cherenkov bukan
hanya sekedar bagus di laboratorium nuklir untuk membuat kilau air menjadi
biru. Dalam reaktor tipe kolam, jumlah cahaya biru yang dihasilkan dapat
digunakan untuk mengukur radioaktivitas batang bahan bakar bekas.
Radiasi yang dihasilkan digunakan dalam percobaan
fisika partikel untuk membantu mengidentifikasi sifat partikel yang
diidentifikasi. Ini digunakan dalam pencitraan medis dan untuk memberi label
dan melacak molekul biologis untuk lebih memahami jalur kimia. Radiasi Cherenkov
diproduksi saat sinar kosmik dan partikel bermuatan berinteraksi dengan
atmosfer bumi, sehingga detektor digunakan untuk mengukur fenomena ini, untuk
mendeteksi neutrino, dan untuk mempelajari objek astronomi sinar gamma, seperti
sisa-sisa supernova.
FAKTA MENYENANGKAN
TENTANG RADIASI CHERENKOV
Radiasi Cherenkov bisa
terjadi dalam ruang hampa udara, tidak hanya di media seperti air. Dalam ruang
hampa udara, kecepatan fase gelombang menurun, namun kecepatan partikel
bermuatan tetap mendekati kecepatan cahaya. Ini memiliki aplikasi praktis,
karena digunakan untuk menghasilkan gelombang mikro daya tinggi. Jika partikel
bermuatan relativistik memukul kristal vitreous mata manusia, kilatan radiasi
Cherenkov dapat terlihat. Hal ini dapat terjadi dari paparan sinar kosmik atau
dalam kecelakaan kritis nuklir.
SUMBER RUJUKAN
Anne Marie Helmenstine,
Ph.D. Blue
Reactor Water Cherenkov Radiation. 20 Mei 2017. Online
(www.thoughtco.com/blue-reactor-water-cherenkov-radiation-4037677) diakses pada
Minggu, 06 Agustus 2017.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar