Физика

Нобелевские лауреаты: Павел Черенков

Быстрее света

Wikimedia Commons

Что будет, если двигаться быстрее света, как стать героем Роберта Хайнлайна и как сын репрессированного смог стать нобелевским лауреатом, рассказывает наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

В третьем выпуске 113 тома «Успехов физических наук», который вышел в июле 1974 года, в рубрике «Personalia» размещена статья, посвященная 70-летию одного из трех первых советских нобелевских лауреатов по физике, Павла Черенкова. Если читать любую подобную биографию, изданную на Западе – к примеру, серию биографий членов Королевского общества — первые абзацы непременно будут о семье и о детстве ученого. Здесь же о начале жизни нашего героя сказано только: «Павел Алексеевич родился в селе Новая Чигла Воронежской области. Там же получил он начальное и среднее образование, а в 1928 г. закончил Воронежский государственный университет». Все. Как будто и не было у нобелевского лауреата родителей.

И тому были причины, но давайте обо всем по порядку.

Павел Алексеевич Черенков

Родился 15 (28) июля 1904 года, село Новая Чигла, Бобровский уезд Воронежской губернии, Российская империя

Умер 6 января 1990 года, Москва, РСФСР, СССР

Нобелевская премия по физике 1958 года (1/3 премии, совместно с Ильей Франком и Игорем Таммом). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие и истолкование эффекта Черенкова (or the discovery and the interpretation of the Cherenkov effect)».

Итак, наш герой действительно родился в селе Новая Чигла. Тогда – в Бобровском уезде, ныне же это село является центром Новочигольского сельского поселения, входящего в Таловский район Воронежской области. По данным переписи 2010 года, земляков Павла Черенкова насчитывалось 2474 человека.

Родители у Павла были, хоть их и не называет УФН. Алексей и Мария Черенковы были крестьянами, однако их сын сумел поступить в весьма престижное учебное заведение с очень долгой историей: Воронежский государственный университет ведет свою историю с 1632 года и со шведского короля Густава II Адольфа, который основал в Юрьеве-Дерпте-Тарту университет. С 1802 года этот университет заново основан уже указом Александра I, а в 1918 году в связи с угрозой со стороны Германии профессоров и студентов частично эвакуировали в Воронеж. Так и появился Воронежский университет, который наш герой окончил в 1928 году. Свободы у студентов тогда не было, и Павел получил распределение в город Козлов, ныне – Мичуринск Тамбовской области.

Прошло два года. 1930 год стал одновременно счастливым и несчастливым в семье будущего Нобелевского лауреата. Сначала в тот год в Козловск распределили еще одного выпускника Воронежского университета, филолога Марию Путинцеву. Ее отец — знаменитый воронежский краевед Алексей Михайлович Путинцев, профессор, основатель дома-музея русского поэта Ивана Саввича Никитина. Молодые люди полюбили друг друга, поженились и переехали в Ленинград, поскольку талантливый Павел поступил в аспирантуру Физико-математического института АН СССР. У супругов родится двое детей: сын Алексей и дочь Елена.

Поэт Иван Никитин, жизнь которого изучал тесть Черенкова

Wikimedia Commons

И в конце того же года арестовывают обоих отцов молодых: Алексея Егоровича Черенкова как «кулака» и «эсера» (в 1931 году он был осужден и отправлен в ссылку, в 1937 году снова арестован по обвинению в контрреволюционной агитации и в 1938 году расстрелян), а Алексея Михайловича Путинцева – по «делу краеведов» (как заявляли обвинители, арестовывали членов Воронежской областной контрреволюционной монархической организации «Краеведы», «ставивших задачу свержения Советской власти и установления при помощи восстаний в СССР контрреволюционно-монархического образца правления». Из 91 осужденного пятеро были расстреляны, тесть Черенкова получил три года лагерей и умер в Тамбове в 1937 году).

Удивительно, но при таких отягчающих обстоятельствах молодых людей почему-то не тронули, и уже в 1932 году Черенков начал собственную научную работу под руководством Сергея Вавилова, который в тот момент только что стал полным академиком АН СССР (а в будущем станет и президентом Академии). Вавилов предложил своему аспиранту тему: люминесценцию растворов ураниловых солей под действием гамма-лучей.

Сергей Вавилов

Wikimedia Commons

В первых же экспериментах Черенков обнаружил, что соли уранила под действием гамма-лучей испускают слабое свечение, но это не люминесценция. По свойствам свечение резко отличалось от люминесценции – возбуждения атомов с последующим испусканием квантов света.

Научрук подхватил открытие, решил, что свет испускается при торможении «выбитых» электронов и опубликовал работу. Увы, Вавилов был неправ, но его имя в российском названии эффекта осталось. У нас – эффект Вавилова-Черенкова (как обычно, научрук на первом месте), за рубежом более справедливо: черенковское излучение.

Через четыре года после открытия молодые физики Илья Франк и Игорь Тамм сумели объяснить, в чем тут дело. Оказывается, эффект вызывают частицы, которые движутся со сверхсветовой скоростью. Любой человек, слышавший фамилию Эйнштейна, скажет: «Но позвольте, разве скорость света не фундаментальна и не является самой большой возможной скоростью?». Все так, но в этом утверждении упущена главная подробность: в вакууме. Дело в том, что уже в воздухе фазовая скорость света несколько меньше, чем в вакууме. А уж в воде она заметно меньше – около 75% от фундаментальной константы. И при прохождении частицы со сверхсветовой скоростью возникает нечто похожее на ударную волну при движении со сверхзвуковой скоростью, только волна в этом случае электромагнитная.

Франк и Тамм даже создали формулу, по которой можно расcчитать длину волны излучения, а дальнейшие эксперименты Черенкова подтвердили правоту его коллег-теоретиков.

Самый известный пример черенковского излучения – это свечение радиоактивных элементов реактора в воде. Однако есть и другие примеры. Например, черенковские детекторы помогают улавливать частицы в ускорителях, наблюдается черенковское излучение при радиотерапии рака груди, благодаря ему физики могут наблюдать частицы космических лучей, врывающихся в атмосферу Земли и вызывающих целые ливни вторичных частиц, которые движутся быстрее света в воздухе.

Черенковское излучение в реакторе

Wikimedia Commons

Именно поэтому Илья Франк, Игорь Тамм и, конечно же, первооткрыватель эффекта Павел Черенков стали первыми нашими соотечественниками, удостоенными Нобелевской премии по физике.

На вручении премии представитель шведской Королевской академии, коллега лауреатов по Нобелевской премии Манне Сигбан (лауреат 1924 года) подвел итог работе Черенкова и коллег: «Открытие явления, ныне известного как эффект Черенкова, представляет собой интересный пример того, как относительно простое физическое наблюдение при правильном подходе может привести к важным открытиям и проложить новые пути для дальнейших исследований». Время показало, что Сигбан был абсолютно прав. Не зря ведь Роберт Хайнлайн в своем романе «Звёздный десант» уже через год после Нобелевской премии упомянул некое черенковское пространство, в котором можно двигаться быстрее света!

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.