A luz pode desacelerar?

Pode sim. Sabe-se que o limite de velocidade do Universo é a velocidade da luz no vácuo, equivalente a 299,7 mil quilômetros por segundo (km/s).

Mas a radiação eletromagnética viaja mais devagar na água, no ar e em outros meios transparentes – esse é um fato conhecido desde 1850 – e o tanto exato de velocidade que ela perde depende de uma propriedade intrínseca a cada um desses materiais, o índice de refração. Na água, são 225 mil km/s; no vidro, 200 mil km/s. 

Existem ocasiões em que uma partícula subatômica qualquer “quebra a barreira da luz” – como um avião quebrando a barreira do som. Essa peripécia não é possível no vácuo, porque nada pode ir mais rápido que 299,7 mil km/s. Nos oceanos da Terra, porém, trata-se de algo corriqueiro.

Partículas que superam a velocidade da luz na água (aqueles 225 mil km/s) emanam um brilho azulado fantasmagórico chamado radiação Cherenkov.

Um uso importante da radiação Cherenkov é a detecção de neutrinos – um tipo de partícula subatômica imperceptível e inofensiva; há mastodontilhões delas vagando pelo Universo. A maioria dos neutrinos de alta energia atravessa o planeta sem qualquer percalço. Você pode ignorá-los completamente.

Mas, quando algum deles dá o azar de colidir com uma partícula terráquea – digamos, um elétron –, a pobrezinha é arremessada como uma bola de sinuca. Se sua velocidade após a colisão for mais alta que a da luz, bingo: temos radiação Cherenkov.

O maior detector de neutrinos do mundo fica na Antártica. Afinal, lá existe uma grande quantidade de água congelada, que é sinônimo de controle total sobre o experimento.

O IceCube consiste em 5.160 detectores de luz redondinhos distribuídos como contas de um colar ao longo de 86 cabos, em intervalos de 17 metros. São 60 por cabo. Esses cabos têm 2,5 km de comprimento e ficam enfiados verticalmente no lençol de gelo – que, no Polo Sul, é profundo o suficiente para isso. 

Usar detectores de luz para captar a radiação Cherenkov é a única maneira de identificar a passagem de neutrinos pela Terra: não há nenhum equipamento conhecido capaz de interagir diretamente com eles. Leia mais sobre o IceCube nesta matéria da Super.

Fonte: textos “Is the speed of light constant?”, e “Is there an equivalent of the sonic boom for light?” de Philip Gibbs. 

Pergunta de @jvcalderaro, via Instagram.