チェレンコフ放射
小柴昌俊によるカミオカンデやスーパーカミオカンデなどでは、円錐状に広がるチェレンコフ光を捕らえることによりさまざまな研究を行う。そのチェレンコフ光がニュートリノにより散乱された電子により発生したのであれば、チェレンコフ光の観測結果から電子の運動方向や速度が分かり、それらからニュートリノの飛来方向などを計算することができ、ニュートリノが観測できる。
チェレンコフ放射(チェレンコフほうしゃ、英: Čerenkov radiation)とは、荷電粒子が空気や水などの媒質中を運動する時、荷電粒子の速度がその媒質中を進む光速度よりも速い場合に光が放射される現象。チェレンコフ効果ともいう。このとき放射される光をチェレンコフ光、またはチェレンコフ放射光という。
この現象は1934年にパーヴェル・チェレンコフによって発見され、チェレンコフ放射と名付けられた。その後、イリヤ・フランクとイゴール・タムにより、発生原理が解明された。これらの功績により、この3名は1958年のノーベル物理学賞を受けた。
相対性理論は真空中の光速がどんな場合にも一定( c {\displaystyle c} )であると仮定しているが、これは「真空中」であることが本質であり、空気や水などの媒質中では、そこを進む光の速度は c {\displaystyle c} よりも遅くなる。たとえば、水中の伝播速度は 0.75 c {\displaystyle 0.75c} にすぎない。粒子は、核反応や粒子加速器などによって加速され、(光速度 c {\displaystyle c} を超えることはないものの)媒質中の伝播速度を超えることが可能である。チェレンコフ放射は、荷電粒子(たいていは電子)が(絶縁された)誘電体を、その媒質中の光の速度よりも速い速度で通過するときに放射される。
このときの光の速度というのは、群速度ではなく位相速度である。位相速度は、周期的媒質を用いることで劇的に変えることができ、このとき最小粒子速度に達さなくともチェレンコフ放射を観測することができる(これはスミス-パーセル効果として知られている)。フォトニック結晶などの複雑な周期的媒質においては、チェレンコフ放射のさまざまな特異的ふるまいをみることができる。