Известные люди

»

Павел Черенков

В 1932 г. под руководством академика С.И. Вавилова Ч. начал исследовать свет, возникающий при поглощении растворами излучения высокой энергии, к примеру излучения радиоактивных веществ. Ему удалось явить, что без малого во всех случаях свет вызывался известными причинами, такими, как флуоресценция. При флуоресценции падающая энергия возбуждает атомы или молекулы до больше высоких энергетических состояний (в соответствии квантовой механике, всякий атом или молекула обладает характерным множеством дискретных энергетических уровней), из которых они одним духом возвращаются на больше низкие энергетические уровни. Разность энергий больше высокого и больше низкого состояний выделяется в виде единицы излучения кванта, частота которого пропорциональна энергии. Если частота принадлежит видимой области, то излучение проявляется как свет. Поскольку разности энергетических уровней атомов или молекул, посредством которые проходит возбужденное вещество, возвращаясь в самое низкое энергетическое состояние (основное состояние), обыкновенно отличаются от энергии кванта падающего излучения, эмиссия из поглощающего вещества имеет другую частоту, чем у порождающего ее излучения. Обычно эти частоты ниже.

Однако Ч. обнаружил, что гамма-лучи (обладающие значительно большей энергией и, следственно, частотой, чем рентгеновские лучи), испускаемые радием, дают слабое голубое свечение в жидкости, которое не находило удовлетворительного объяснения. Это свечение фиксировали и другие. За десятки лет до Ч. его наблюдали Мария и Пьер Кюри, исследуя радиоактивность, но считалось, что это без затей одно из многочисленных проявлений люминесценции. Ч. действовал весьма методично. Он пользовался дважды дистиллированной водой, чтобы удалить все примеси, которые могли быть скрытыми источниками флуоресценции. Он применял нагревание и добавлял химические вещества, такие, как йодистый калий и нитрат серебра, которые уменьшали яркость и изменяли другие характеристики обычной флуоресценции, всю дорогу проделывая те же опыты с контрольными растворами. Свет в контрольных растворах изменялся, как типично, но голубое свечение оставалось неизменным.

Исследование существенно осложнялось из-за того, что у Ч. не было источников радиации высокой энергии и чувствительных детекторов, которые позднее стали самым обычным оборудованием. Вместоположение этого ему пришлось пользоваться слабыми естественными радиоактивными материалами для получения гамма-лучей, которые давали чуть заметное голубое свечение, а вместо детектора надеяться на собственное зрение, обострявшееся с помощью долгого пребывания в темноте. Тем не менее ему удалось убедительно выказать, что голубое свечение представляет собой нечто экстраординарное.

Значительным открытием была необычная поляризация свечения. Свет представляет собой периодические колебания электрического и магнитного полей, напряженность которых возрастает и убывает по абсолютной величине и постоянно меняет ориентация в плоскости, перпендикулярной направлению движения. Если направления полей ограничены особыми линиями в этой плоскости, как в случае отражения от плоскости, то говорят, что свет поляризован, но поляризация тем не менее перпендикулярна направлению распространения. В частности, если поляризация имеет местоположение при флуоресценции, то свет, излучаемый возбужденным веществом, поляризуется под прямым углом к падающему лучу. Ч. обнаружил, что голубое свечение поляризовано также, а не перпендикулярно направлению падающих гамма-лучей. Исследования, проведенные в 1936 г., показали кроме того, что голубое свечение испускается не во всех направлениях, а распространяется вперед сравнительно падающих гамма-лучей и образует световой конус, ось которого совпадает с траекторией гамма-лучей. Это послужило ключевым фактором для его коллег, Ильи Франка и Игоря Тамма, создавших теорию, которая дала полное разъяснение голубому свечению, нынче известному как излучение Черенкова (Вавилова Черенкова в Советском Союзе).

Согласно этой теории, гамма-квант поглощается электроном в жидкости, в результате чего он вырывается из родительского атома. Подобное столкновение было описано Артуром X. Комптоном и носит наименование эффекта Комптона. Математическое изображение такого эффекта крайне похоже на очерчивание соударений бильярдных шаров. Если возбуждающий лучик обладает довольно здоровенный энергией, выбитый электрон вылетает с весьма здоровенный скоростью. Замечательной идеей Франка и Тамма было то, что излучение Черенкова возникает, когда электрон движется быстрее света. Других, по всей видимости, удерживал от подобного предположения фундаментальный постулат теории относительности Альберта Эйнштейна, соответственно которому прыть частицы не может превышать скорости света. Однако подобное ограничение носит относительный нрав и справедливо только для скорости света в вакууме. В веществах, подобных жидкостям или стеклу, свет движется с меньшей скоростью. В жидкостях электроны, выбитые из атомов, могут передвигаться быстрее света, если падающие гамма-лучи обладают достаточной энергией.

Конус излучения Черенкова аналогичен волне, возникающей при движении лодки со скоростью, превышающей прыть распространения волн в воде. Он кроме того аналогичен ударной волне, которая появляется при переходе самолетом звукового барьера.

За эту работу Ч. получил уровень доктора физико-математических наук в 1940 г. Вместе с Вавиловым, Таммом и Франком он получил Сталинскую (в дальнейшем переименованную в Государственную) премию СССР в 1946 г.

В 1958 г. совместно с Таммом и Франком Ч. был награжден Нобелевской премией по физике за открытие и истолкование эффекта Черенкова. Манне Сигбан из Шведской королевской академии наук в своей речи отметил, что открытие явления, в настоящий момент известного как результат Черенкова, представляет собой любопытный образец того, как сравнительно простое физическое слежение при правильном подходе может привести к важным открытиям и проложить новые пути для дальнейших исследований.

Комментируя первое награждение советских ученых Нобелевской премией по физике, газета Нью-Йорк таймс отметила, что оно свидетельствует о несомненном международном признании высокого качества экспериментальных и теоретических исследований в области физики, проводимых в Советском Союзе. Подобное признание носило иронический нрав (по крайней мере отчасти), потому что во времена оригинальных исследований Ч. его примитивные методы делали для многих физиков сомнительными результаты исследований.

В течение ряда лет система излучения Черенкова, сохраняя фундаментальное значимость, не имела практических приложений. Однако позднее были созданы счетчики Черенкова (основанные на обнаружении излучения Черенкова) для измерения скорости единичных высокоскоростных частиц, словно бы тех, что образуются в ускорителях или в космических лучах. Определение скорости основано на том, что чем быстрее движется частица, тем уже становится конус Черенкова. Поскольку излучение Черенкова обладает энергетическим порогом и представляет собой короткие импульсы, с помощью счетчика Черенкова разрешено отсеивать частицы с низкими скоростями и распознавать две частицы, поступающие без малого вместе с тем. При регистрации излучения поступает ещё инфа о массе и энергии частицы. Этот тип детектора использовался при открытии антипротона (отрицательного ядра водорода) Оуэном Чемберленом и Эмилио Сегре в 1955 г.; позднее он применялся в счетчике космических лучей на советском искусственном спутнике Спутник-111.

Многие годы Ч. был начальником отдела Института им. Лебедева, следом войны он занялся изучением космических лучей и принимал участие в создании электронных ускорителей. За участие в разработке и создании в Институте им. Лебедева синхротрона он был награжден второй Сталинской (Государственной) премией в 1951 г. В 1959 г. Ч. стал руководителем институтской лаборатории фотомезонных процессов, где проводил исследования по фотораспаду гелия и других легких ядер и фотопродукции внутриатомных частиц.

Помимо научно-исследовательской деятельности, Ч., начиная с 1944 г., полно лет преподавал физику в Московском энергетическом институте, а позднее в Московском инженерно-физическом институте. Он стал профессором физики в 1953 г.

В 1930 г. Ч. женился на Марии Путинцевой, дочери профессора русской литературы. У них было двое детей.

Черенков был избран членом-корреспондентом АН СССР в 1964 г. и академиком в 1970 г. Он трижды лауреат Государственной премии СССР, имел два ордена Ленина, два ордена Трудового Красного Знамени и другие государственные награды.

Так же читайте биографии известных людей:

Павел Саркисов Pavel Sarkeesov

Автор книг: Химическая технология стекла и ситаллов - Москва, 1983 г.; Рекомендации по применению сиграна в гражданском строительстве - Москва, 1986..
читать далее →

Павел Рейфман Pavel Reyfman

Профессор-эмеритус Тартуского университета Павел Семенович Рейфман принадлежит к когорте основоположников кафедры русской литературы не как..
читать далее →

Павел Судоплатов Pavel Sudoplatov

Одной из самых ярких фигур советской разведки, да и разведки вообще, стал Павел Анатольевич Судоплатов, человек необычной драматической судьбы,..
читать далее →

Павел Фитин Pavel Fitin

В 1934-1935 годах служил в Красной Армии. После демобилизации вновь работал до 1938 года в том же издательстве заместителем главного редактора. В..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий