Простое наблюдение – важное открытие

Политолог, публицист Александр Механик – о жизни выдающегося российского физика, академика Павла Черенкова.

Павел Алексеевич Черенков родился в селе Новая Чигла Воронежской области. Там же получил среднее образование. В 1928 году Черенков окончил физико-математический факультет Воронежского государственного университета и в течение двух лет работал в средней школе Мичуринска. В 1932 году поступил в аспирантуру Физического института им. П. Н. Лебедева АН СССР и по предложению Сергея Вавилова начал исследования люминесценции растворов ураниловых солей под действием γ-излучения радия.

Эти исследования и привели Павла Алексеевича к открытию нового физического явления.

Тамм и Франк спешат на помощь

Черенков обнаружил, что γ-излучение создает в чистой жидкости слабое голубое свечение, резко отличающееся от люминесценции. В последующей серии опытов, в которых использовался метод фотометрии свечения по порогу зрения, Павел Алексеевич установил важнейшие свойства нового излучения. Это позволило Сергею Вавилову в 1934 году прийти к заключению, что новый вид излучения связан не с γ-квантами, а с электронами, образующимися в растворах при комптоновском рассеянии γ-лучей (упругое рассеяние фотона заряженной частицей, например электроном), и представляет собой тормозное излучение этих электронов.

В новой серии опытов, в которых исследовалось влияние магнитного поля на яркость видимого свечения жидкостей, облучаемых γ-лучами радия, Черенков доказал, что свечение действительно вызывается не γ-лучами, а вторичными комптон-электронами, и, что самое важное, в этих опытах Черенковым было открыто главное свойство нового излучения — его преимущественная направленность по движению комптоновских электронов. Обнаружение свойства направленности оказалось решающим для понимания природы нового явления.

Многие коллеги Черенкова, заметив, что Павел Алексеевич, перед тем как проводить исследования, подолгу сидит в темноте (чтобы адаптировалось зрение), скептически поговаривали, что он занимается «спиритизмом». Тем не менее в этом же году были опубликованы первые сообщения об открытии. Одну статью, посвященную новому излучению, опытам и их результатам, написал Павел Черенков, другую — его научный руководитель Сергей Вавилов; в ней он попытался дать теоретическое объяснение этого явления. Но неудачно,

Теория, которая полностью объяснила все основные свойства излучения, была создана в 1937 году на основе классической электродинамики Игорем Таммом и Ильей Франком. Они показали, что наблюдаемое Черенковым свечение представляет собой излучение заряженной частицы, движущейся равномерно со сверхсветовой скоростью в веществе. В новой серии опытов, проведенных в 1936‒1937 годах, Черенков количественно подтвердил теорию Тамма — Франка.

Подробные количественные исследования свойств нового излучения и понимание его природы позволили Черенкову в 1937 году высказать предположение о возможном применении нового эффекта для определения скоростей заряженных частиц. Это соображение и послужило в дальнейшем основой для создания черенковских счетчиков, черенковских спектрометров и камер для регистрации заряженных частиц. В послевоенные годы теме ядерных исследований, спектрометров и камер для регистрации заряженных частиц уделялось большое внимание. Без этих приборов теперь невозможно себе представить физику высоких энергий.

Фоторасщепление легчайших ядер

В 1940-м Павел Алексеевич защитил докторскую диссертацию. Когда началась война, ФИАН эвакуировали в Казань. Семья Черенковых прожила там до 1943 года, а затем вернулась в Москву.

В 1946 году. за открытие, исследование и объяснение нового вида излучения С. И. Вавилов, И. Е. Тамм, И. М. Франк и П. А. Черенков были удостоены Сталинской премии первой степени. Позже, в 1958-м, Черенкову, Тамму и Франку была присуждена Нобелевская премия по физике «за открытие и объяснение эффекта Черенкова».

Во время вручения Нобелевской премии физик Манне Сигбан из Шведской королевской академии наук сказал: «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».

В послевоенные годы научные интересы Павла Черенкова были связаны с исследованиями космических лучей. Результатом этих исследований стало обнаружение многозарядных ионов в составе вторичной компоненты космического излучения. Начиная с 1946 года Черенков участвовал в разработке и сооружении первых электронных ускорителей в лаборатории, которую возглавлял Владимир Векслер. В январе 1948-го в этой лаборатории под руководством Павла Черенкова был осуществлен запуск первого в СССР бетатрона. Позже за участие в создании электронного синхротрона на энергию 250 МэВ (C-25) Черенкову вместе с коллективом сотрудников лаборатории Векслера была присуждена еще одна Сталинская премия.

В течение ряда лет синхротрон C-25 по своим параметрам занимал ведущее место в мире среди установок этого класса.

С 1959 года Павел Черенков возглавляет лабораторию фотомезонных процессов ФИАН СССР. Основным научным направлением лаборатории было исследование электромагнитных взаимодействий частиц. Здесь были проведены фундаментальные исследования фотон-нуклонных взаимодействий. При энергиях до 250 МэВ были детально были изучены процессы фоторасщепления легчайших ядер. За цикл этих работ Черенков с сотрудниками был удостоен Государственной премии СССР.

В 1970 году Черенков избран действительным членом АН СССР (член-корреспондент с 1964-го). А с 1985 года Черенков — иностранный член Национальной академии наук США.

Стремясь обновить экспериментальную базу лаборатории, Черенков возглавил работы по проектированию и созданию в Tpoицке нового научного комплекса ФИАН, включающего более мощный синхротрон, на этот раз на энергию 1,2 ГэВ, и современного измерительно-регистрационного центра.

В 1981 году в работах на новом ускорителе был выполнен сложный и трудоемкий эксперимент, позволивший впервые исследовать процесс комптоновского рассеяния на нестабильной частице — пионе.

Помимо работы на синхротроне научного центра ФИАН лаборатория Черенкова проводила исследования электромагнитных процессов при высоких энергиях на ускорителях в Дубне, Серпухове и ЦЕРНe. Важным этапом в проведении этих исследований стало создание в 1970 году электронного пучка на 70 ГэВ на серпуховском протонном ускорителе.

Последние годы жизни помимо руководства работами, проводимыми лабораторией на ускорителях, Павел Алексеевич увлекся разработкой нового сильноточного электронного ускорителя непрерывного действия для исследования фундаментальных свойств материи в области средних энергий.

Более 20 лет он преподавал в Московском инженерно-физическом институте.

За свои научные достижения Черенков был удостоен звания Героя Социалистического Труда, награжден тремя орденами Ленина и двумя орденами Трудового Красного Знамени.

Умер Черенков 6 января 1990 года в возрасте 85 лет, похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.

Именем Черенкова названы улицы в Воронеже и Троицке. В главном корпусе ВГУ установлена мемориальная доска в честь ученого. Мемориальная доска также есть в Мичуринске, где Павел Черенков преподавал в школе.

Ранее опубликовано на: https://stimul.online/articles/science-and-technology/spiriticheskiy-seans-cherenkova/