Los fotones de mayor energía, los rayos gamma, son demasiado energéticos para ser detectados por los métodos ópticos habituales. De hecho, rara vez llegan a la superficie de la Tierra, sino que interactúan con las moléculas de la atmósfera terrestre. Los telescopios de rayos gamma de alta energía, como Veritas y Hess, utilizan telescopios Cherenkov de aire para observar estos fotones. ¿Cómo funciona realmente un telescopio Cherenkov de aire para medir los rayos gamma entrantes?
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Telescopios Cherenkov no detectan directamente los rayos gamma. Un rayo gamma tiene mucha energía en comparación con una onda de luz visible. La colisión de un rayo gamma de alta energía con un átomo en la atmósfera da lugar a la emisión de electrones, positrones y/o fotones, cada uno de los cuales puede tener suficiente energía para causar una emisión similar en colisiones posteriores. Esto da lugar a un efecto cascada, que puede ser mayor o menor dependiendo de la magnitud de la energía del rayo gamma original. La cascada de luz se recoge en un espejo parabólico, se envía a través de tubos fotomultiplicadores y se mide. Consulte el enlace para obtener más detalles.
Un rayo gamma de muy alta energía espontáneamente par-produce una partícula y una antipartícula, con la idea de que el rayo gamma tiene suficiente energía como para que sea posible su descomposición en materia.
La partícula y la antipartícula que se crean siguen siendo muy alta energía: tienen velocidades cercanas a la de la luz en el vacío. Siempre que una partícula atraviesa una sustancia a una velocidad superior a la velocidad de la luz en esa sustancia emite Radiación Cherenkov . La analogía típica que se da es que esto es como un estampido sónico: en un estampido sónico, las ondas distintivas se producen cuando algo vuela a través de una sustancia a una velocidad mayor que la del sonido en esa sustancia; con la radiación Cherenkov, las ondas se producen al volar a través a más de la velocidad de luz .
La partícula y la antipartícula podrían colisionar con cosas en la atmósfera, produciendo fotones de alta energía; estos fotones de alta energía pueden producir pares de nuevo . De este modo, la radiación Cherenkov se amplifica; cada vez que un rayo gamma entra en la atmósfera se produce una pequeña ráfaga de luz Cherenkov.
La radiación Cherenkov producida por los rayos gamma tiene un patrón distintivo que puede ser detectado utilizando un tubo fotomultiplicador. Con un conjunto de estos detectores, se puede observar la lluvia desde varios puntos. A continuación, se trabaja hacia atrás para averiguar de dónde procedía el rayo gamma original y qué energía tenía (¡es mucho más fácil decirlo que hacerlo!).
