¿Cómo puede una partícula en un medio viajar más rápido que la luz? [duplicar]

La radiación de Cherenkov es generada por partículas cargadas que son más rápidas que la velocidad local de la luz en un medio óptico, que siempre es menor que la velocidad de la luz en el vacío. Entonces, si la velocidad local de la luz en un medio óptico está dada por c_medium = c_vacuum/n, donde n es el índice de refracción, una partícula con c>v>c_medium puede generar radiación Cherenkov, aunque sea más lenta que la velocidad real de luz en el vacío. Tales partículas se pueden encontrar en los rayos cósmicos y se producen abundantemente en nuestras instalaciones de aceleradores, donde a menudo se utilizan detectores Cherenkov para detectarlas. Los medios ópticos utilizados en los detectores Cherenkov ralentizan las partículas, por supuesto. La luz Cherenkov requiere energía, que tiene que salir de la energía cinética de estas partículas relativistas. Normalmente, sin embargo, las partículas pueden viajar varios metros,

¿Por qué se permite que las partículas excedan la velocidad de la luz para otros medios cuando no se les permite en el vacío?

La luz está representada por la radiación electromagnética que, en su forma más simple, se describe matemáticamente mediante una onda sinusoidal o coseno, clásicamente. La luz clásica está formada por fotones que son el cuanto de la radiación electromagnética y son los mediadores de cualquier interacción entre partículas cargadas. Una partícula cargada que ingresa a un medio inmediatamente comienza a interactuar con el campo de los átomos y moléculas en el medio mediante intercambios de fotones virtuales, lo cual debemos tener en cuenta.

Una descripción matemática de ondas seno o coseno no es una buena descripción para interacciones electromagnéticas complejas. Lo que es una buena representación para una interacción electromagnética es un paquete de ondas, es decir, una combinación de senos y cosenos que puede transportar información por fase y amplitud sobre la partícula que pasa

El paquete de ondas permite una descripción matemática para un paquete que transporta información (partículas que pasan en x, y, z, t) con senos y cosenos, pero se necesitan dos definiciones de velocidad, la velocidad de grupo , que es el pico del paquete que se mueve en el espacio. ,

y la velocidad de fase, que es la velocidad del componente de onda sinusoidal individual que comprende el paquete/haz de ondas, ya que está formado por una función que se expande en funciones de seno y coseno.

En un medio hay dispersión y la velocidad de fase (es decir, qué tan rápido se mueven el seno y el coseno que componen el paquete de ondas) puede ser diferente de la velocidad del grupo.

Es la velocidad de grupo en el medio la que mide la velocidad de la luz en el medio, es decir, qué tan rápido se le da la información al medio de que una partícula cargada está pasando es conocida por el medio con la velocidad de grupo:

Los paquetes de ondas de fotones intercambiados entre la partícula y el campo electromagnético de los átomos que componen el medio y que se denominan "partículas cargadas que pasan", son más lentos que la velocidad de la partícula, debido al índice de refracción del medio. La partícula en sí no está directamente limitada por el índice de refracción (a menos que sea un fotón) y puede moverse más rápido que la velocidad de grupo de los paquetes de ondas electromagnéticas que envían la información que está pasando.

Como dicen las otras respuestas, esto puede generar radiación Cerenkov (análoga a los estampidos sónicos ), esos paquetes de ondas intercambiados dejan de ser virtuales y se vuelven reales, disipando la energía del paquete de ondas.

Para paquetes de ondas electromagnéticas en el vacío, las dos velocidades son las mismas porque no hay dispersión .

¿Por qué se permite que las partículas excedan la velocidad de la luz para otros medios cuando no se les permite en el vacío?

Ninguna partícula puede tener una velocidad relativa mayor que c , punto. Esto está 'incorporado' a la geometría del espacio-tiempo.

Pero una partícula puede viajar más rápido, en relación con algún medio, que las ondas electromagnéticas se propagan en el mismo medio.

ves la distincion? Tal partícula no viaja más rápido que c en relación con el medio.

Si ve esto, entonces su pregunta puede ser por qué las partículas materiales pueden tener una velocidad relativa al medio más rápida que la luz que se propaga en el medio.

Considere el neutrino, que es extremadamente "renuente" a interactuar con la materia, mientras que los fotones interactúan fácilmente con las partículas cargadas. Véase, por ejemplo, esta respuesta.