IAEA가 설명한 체렌코프 복사, 물속 빛보다 빠른 하전 입자가 만드는 청색광

물속이라는 말은 물리학판 '생쥐에서'처럼 들림.

물만 해당하는 건 아님. 굴절률이 낮을수록 진공 광속에 더 가까워야 하고, 공기에서도 굴절률이 약 1.0003이라 우주선이 약 99.97% c로 달리면 체렌코프 복사를 측정할 수 있음.

그래도 생쥐와 사람의 차이보다 매질과 진공의 차이는 물리학이 훨씬 잘 모델링함.

제목은 오해를 부름. 진공에서 빛보다 빠르다는 뜻이 아니라 매질 속 빛보다 빠르다는 뜻이고, 감마선 체렌코프 망원경은 대기 원자에 감마선이 부딪혀 생긴 하전 입자 연쇄의 섬광을 봄. MAGIC, VERITAS, H.E.S.S.가 그런 장비임.

그건 원문 제목이 아님. 원문 제목은 그냥 'What is Cherenkov Radiation?'임.

매질이 정확히 뭐냐는 의문은 남음. 물질은 원자 사이가 대부분 빈 공간이고, 입자가 공기에서 물로 들어갈 때 즉시 속도가 바뀌는 경계가 있는 것도 아니지만, 그래도 진공 광속 c보다 빨라지지는 않음.

초고에너지 우주선 검출에도 체렌코프 복사가 쓰임. 물탱크에 광증배관을 넣어 2차 입자가 물을 지날 때의 섬광을 잡고, Pierre Auger Observatory 같은 곳은 대기를 열량계처럼 쓰는 망원경도 운용함.

제목이 그렇게까지 오해를 부른다고 보진 않음. 음속 돌파를 말할 때도 같은 매질 속 음속이라고 매번 붙이지 않는데, 광학적 소닉붐이라는 직관은 처음 듣는 사람에게 꽤 잘 전달됨.

가장 멋진 용도는 IceCube 같은 중성미자 망원경이라고 봄. 남극의 아주 투명한 얼음 수 세제곱킬로미터에서 드문 중성미자 상호작용이 내는 미세한 빛을 찾고, 아래쪽을 봐서 지구 전체를 비중성미자 입자 차폐막으로 씀.

IAEA의 설명은 읽고도 더 명확해지지 않았음. '물 같은 매질에서는 입자가 그 매질 속 빛보다 빨라질 수 있다'고 썼으면 훨씬 나았을 것 같음.

내게는 광자가 원자 사이에서는 c로 가지만, 흡수와 재방출 및 간섭을 포함한 전체 진행이 느려진다는 설명이 더 직관적이었음. 매질 안에서도 전자기장 변화 자체의 인과 전파는 c라는 관점임.