التوهج الأزرق في الماء حول المفاعل النووي هو ضوء يُولَد عندما يتجاوز جسيم مشحون سرعة الضوء في ذلك الوسط. اكتشف هذا التأثير بافيل شيرينكوف عام 1934، وقدم النظرية إيغور تام وإيليا فرانك. منذ ذلك الحين، أصبح إشعاع شيرينكوف أداة عمل: من كواشف الجسيمات إلى الفيزياء الفلكية. لكن حتى الآن، كان تضخيمه المترابط — عندما تتجمع مساهمات العديد من الجسيمات بشكل متزامن، مثل أصوات جوقة وليس ضجيج حشد — محصورًا في نطاق التيراهرتز. السبب هو أحجام الحزم: أنصاف أقطار بالمليمترات ومدد زمنية بالبيكو ثوانٍ لم تسمح لأطوار الإلكترونات الفردية بالتطابق عند الترددات العالية.
مسرعات البلازما من الجيل الجديد تعد بحزم بمعايير لم تكن قابلة للتحقيق سابقًا: طاقة تصل إلى 10 GeV، ومدة زمنية بوحدات الفيمتو ثوانٍ، وحجم عرضي بعشرات الميكرومترات. هذا يفتح الطريق أمام إشعاع شيرينكوف مترابط في البصريات والأشعة فوق البنفسجية. بنى مؤلفو العمل الجديد نموذجًا تحليليًا لثلاثة أشكال من الحزمة الإلكترونية: غاوسي، وشبه غاوسي، وأسطواني بكثافة ثابتة. الوسط هو الهيليوم في الظروف القياسية، ومعامل انكساره قريب جدًا من الواحد (الفرق من رتبة 10⁻⁵).
لحزمة بطاقة 1 GeV (عامل غاما 2000)، وعدد إلكترونات 10⁵، ونصف قطر 20 ميكرومتر، وطول 1 ميكرومتر في الهيليوم، يمتد التضخيم المترابط حتى طاقات فوتونات حوالي 2 eV (الضوء الأحمر) للشكل الغاوسي. للحزمة الأسطوانية بكثافة ثابتة — حتى 10 eV (الأشعة فوق البنفسجية القريبة). الحزم شبه الغاوسية تحتل موقعًا وسطًا: عند معامل أس 4 — حتى 4 eV، وعند 10 — حتى 7 eV، وعند 40 — تقريبًا مثل الأسطوانة. يُفسَّر الفرق بالحواف الحادة للكثافة: فهي تعطي مكونات عالية التردد في صورة فورييه. أطياف الحزم الأسطوانية وشبه الغاوسية تتذبذب، وترتبط فترات التذبذب بطول الحزمة ونصف قطرها. هذا يسمح باستعادة هندسة الحزمة من الطيف.
الطيف الفوتوني على كاشف حلقي (أنصاف أقطار 1–2 مم) يُظهر أن الجزء المترابط يتجاوز الجزء غير المترابط بعدة مراتب. إشعاع الكبح عند طول هدف هيليوم 30 سم يعطي مساهمة من نفس رتبة الحد الأدنى لإشارة شيرينكوف المترابطة، لكن توزيعه الزاوي يتركز في مخروط 1/γ ≈ 0.5 ملاي راديان، بينما زاوية شيرينكوف حوالي 8.7 ملاي راديان — يمكن الفصل بينهما.
سابقًا، لوحظ إشعاع شيرينكوف المترابط فقط في نطاقات التيراهرتز والميكروويف، لأن الحزم كانت كبيرة جدًا. الآن تبيّن أن الحزم النسبية فائقة الصغر في غاز بمعامل انكسار قريب من الواحد تعطي إشعاع شيرينكوف مترابطًا في البصريات والأشعة فوق البنفسجية القريبة. هذه أداة جديدة للتشخيص غير الجراحي لشكل وأحجام الحزم الإلكترونية في مسرعات البلازما؛ ومن المحتمل أن تكون مصادر مدمجة للأشعة فوق البنفسجية. جوقة الإلكترونات التي تغني بتناغم تصبح مسموعة على ترددات جديدة.
غالبًا ما يُطلق على إشعاع شيرينكوف اسم "التوهج الأزرق"، لكنه في هذه الحالة قد يصل إلى الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية للعين. بالنسبة لحزمة بطاقة 1 جيجا إلكترون فولت، تبلغ زاوية شيرينكوف في الهيليوم 0.5 درجة فقط، أي أن الإشعاع يتجه تقريبًا بشكل صارم إلى الأمام.
في رواية آرثر كلارك "أضواء الأيام الأخرى"، يُستخدم إشعاع شيرينكوف لكشف الجسيمات في الماء؛ فكرة التضخيم المترابط من الحزم الكثيفة تتناغم مع وصف الإشعاع من التدفقات النسبية في الفضاء.