Når luften blir selvlysende: Cherenkov-stråling fra Tsjernobyl?

Cherenkov-stråling er et utrolig kult fenomen! Det er et lysende blått lys, som kommer når stråling (ladde partikler, som elektroner/betapartikler) beveger seg raskere enn lyset. Det høres litt rart ut, for ingenting kan vel gå raskere enn lyset? Det er nesten sant - ingenting kan gå raskere enn lyset i vakuum! Men hvis betastrålingen er i et medium, som for eksempel vann, så kan den bevege seg raskere enn det lyset gjør i det mediumet, for eksempel vann. Og da får man altså produsert cherenkov-stråling 😀

Dette er helt vanlig når man tar noe som er veldig radioaktivt og senker i vann, sånn som man gjør med brukt brensel fra et kjernekraftverk. Da lyser det blått! Bildet nedenfor er altså ikke foto-shoppet, eller fikset på noen annen måte - sånn ser det ut når brukt reaktorbrensel senkes i vann, og lager cherenkov-stråling:

I HBO-serien Chernobyl, som jeg skrev om her om dagen står beboerne i Pripyat (den byen rett ved Tsjernobyl, der de som jobbet på kraftverket bodde med familiene sine) og ser på det brennende kraftverket i horisonten. Det lyser blålig rundt det, og på spørsmål om hva lyset er, er det noen som forklarer at det bare er cherenkov-stråling. Dette får jeg ikke til å stemme! For her er det jo luften som lyser, og ikke vann, og det betyr at hvis det skulle være cherenkov-stråling så måtte det ha kommet fra partikler som beveger seg raskere enn lyset i luften. Luft er selvsagt ikke vakuum, men det er ikke langt unna for lyset - det beveger seg faktisk bare 0.03% saktere når det går gjennom luft, enn når det går gjennom vakuum. Hvis en batapartikkel skal kunne lage cherenkov-stråling i luft må den derfor ha en fart som er mer enn 99.97% av lysfarten (i vakuum), og hvis man bruker Einsteins E = mc2 (og regner relativistisk, som man må når man beveger seg så fort - denne beskjeden er til petimetere der ute, hvis du ikke vet eller har hørt om "relativistisk" kan du bare glemme denne beskjeden 😉 ) så kan vi finne ut hvilken energi disse betapartiklene må ha for å bevege seg raskere enn lyset i luft. Energien må være 21.12 MeV, eller mer. Hvis vi ser på hvilke stoffer det er som blir produsert når uran fisjonerer (som er opphavet til betastrålingen), så kan vi se på hvor stor energi de forskjellige betapartiklene får med seg - som betyr hvor fort de beveger seg. Det viser seg at det er faktisk ca ingen betastråling som blir sendt ut med mer enn 20 MeV, og sannsynligheten for å lage cherenkov-stråling i luft er dermed omtrent null.

Dette betyr ikke at det er feil fremstilt i serien med det blå lyste fra reaktoren - det er bare feil at det kommer fra betapartikler som beveger seg raskere enn lyset. Grunnen til at luften lyser er fordi molekylene som luften består av blir eksitert og sender ut lys. At de blir eksitert betyr at de (molekylene) får overført ekstra energi fra den strålingen som kommer fra de radioaktive stoffene som plutselig ble sluppet ut i friluft. Nitrogen- og oksygenmolkeylene kvitter seg med denne overksuddsenergien ved at de sender ut blålig lys - jeg liker å tenke på det som om at molekylene svetter når de gjør dette 😀 Det som er litt morsomt er at det er dette som skjer rundt radium - radium ser nemlig ut som om at det lyser, men radium er egentlig et (av de mange) sølvhvitt metall. Radium er veldig radioaktivt, og strålingen det sender ut får nitrogenet i luften til å lyse, og dermed ser det ut som om at radium lyser...

Når oksygen blir eksitert - får tilført masse ekstra energi fra radioaktivitet/stråling, altså - tar det forresten oftere og reagerer med andre oksygenmolekyler enn å sende ut lys. Så vanlig oksygengass (som har blitt eksitert), som består av molekyler som er satt sammen av to oksygenatomer, reagerer med andre oksygenmolekyler, og så blir det ozon - som består av tre oksygenatomer hver. Ozon lukter, og det var visst også noe de som var på Tsjernobyl den natten kjente godt - i tillegg til metallsmaken i munnen. Oson dannes også når et lyn slår ned, for lynet kommer jo også med MASSE energi, som blir overført til molekylene i luften.

Nå føler jeg at det ble mye info og fag i ett innlegg - ble det forståelig? Rop ut hvis jeg skal forklare bedre/annerledes! God helg, fine lesere 🙂