Сергей Вавилов

Источник возникновения электронов был ясен с самого начала: гамма-лучи радия выбивали их из атомов жидкости. Значит, Сергей Иванович прав: свечение вызывается электронами.

Позднее аспирант Вавилова воспользовался непосредственно бета-лучами, представляющими собою, как известно, поток быстрых электронов. Он облучил ими те же жидкости, что и раньше, и получил такой же световой эффект, как при гамма-облучении.

Американцы повторили опыт Черенкова, причем проделали это с большим размахом: они применили мощный поток электронов, ускорив его электростатическим генератором до огромной энергии в 2 миллиона электроновольт. Результаты Коллинза и Рейлинга во всем принципиальном совпали с результатами русского физика.

Итак, загадочное оптическое явление возникает только там, где налицо движение быстрых электронов. Ответ на вопрос № 1 был получен. Вопрос № 2, требовавший ответа, заключался в следующем: как выглядит механизм преобразования движения электронов в движение фотонов необычного свечения?

Если сыпать на сковородку горох, то какая-то доля энергии гороха превратится в звук. Если на пути быстрых электронов поставить металлическое препятствие, то некоторая часть энергии торможения электронов превратится в рентгеновские лучи. Не наблюдается ли чего-нибудь подобного и в черенковских опытах?

Сергей Иванович сперва утвердительно ответил на это. «Да, — таков был смысл его ответа, — черенковское свечение — нечто вроде видимого „хвоста“ невидимого рентгеновского излучения. Явление, наблюдаемое Черенковым, представляет собою сравнительно длинноволновое электромагнитное излучение, потому его и можно наблюдать без помощи флуоресцирующей пластинки — экрана, как рентгеновские лучи».

Подобное объяснение, однако, оказалось неверным. Вскоре (в 1937 году) два советских физика — другой ученик Вавилова И. М. Франк и И. Е. Тамм нашли иное, правильное объяснение. Вкратце оно сводилось к следующему.

Воспользуемся аналогией.

Всем известно, что существуют так называемые сверхзвуковые самолеты. Это аппараты, обгоняющие собственный звук. Узнать об их приближении по реву моторов невозможно. По фронту движения такого самолета перемещается могучая ударная волна. Она порождает определенные механические эффекты.

Электроны свечения Вавилова — Черенкова, как показали Франк и Тамм, это сверхсветовые электроны. Они летят быстрее, чем фотоны света в данной среде (в воде, спирте, воздухе и т. д.), и тоже создают своеобразные ударные волны. Только эти волны не звуковые, а световые.

В пустоте скорость света, как известно, предельно возможная в природе. Поэтому в пустоте даже самые быстрые электроны не могли бы обогнать световые фотоны. Отсюда следствие: явление Вавилова — Черенкова может наблюдаться только в веществе, только в более или менее плотных средах.

Оглядываясь назад, любопытно провести одну историческую аналогию.

В 1932 году английский ученый Джемс Чедвик открыл нейтрон — ключ к расщеплению атома. Годом позже Вавиловым и Черенковым было открыто свечение, названное их именами. Добрых полтора десятка лет открытия-ровесники представляли для физиков лишь академический интерес, не более.

Но наступили сороковые годы, и пути открытий-ровесников разошлись.

Первая крупная практическая «работа» нейтронов привела к уничтожению десятков тысяч человеческих жизней в двух крупнейших городах Японии.

Вскоре было обращено к практической деятельности и черенковское свечение. В 1947 году советский физик В. Л. Гинзбург показал, как с помощью явления Вавилова — Черенкова можно вырабатывать ультракороткие миллиметровые и субмиллиметровые радиоволны. Тогда же были предложены впервые получившие сразу огромное распространение важные физические приборы, достаточно чувствительные для регистрации отдельных фотонов, — так называемые фотоумножители.

С тех пор ученые больше не сидят часами в темноте, изучая оптические явления. Электронные приборы автоматически ведут подсчет фотонов излучения Вавилова — Черенкова, замечая и то, чего не мог бы заметить даже самый натренированный глаз.

Во многих опытах, например при открытии частиц антивещества — антипротона и антинейтрона, — так называемые «черенковские счетчики» сыграли огромную полезную роль.

Выявляется все больше важных областей применения эффекта двух ученых, особенно после того, как было установлено, что этот эффект вызывается не только электронами, но и вообще всеми быстродвижущимися электрически заряженными частицами: мю-мезонами, протонами и другими.

В 1946 году Вавилов вместе с Черенковым, Франком и Таммом получил за развитие теории явления Сталинскую премию.

Голубое сияние сверхскоростных заряженных частиц, открытое в лаборатории Вавилова, скоро и уверенно начало служить благим целям. Позднее именно развитие мирной техники, опирающейся на использование свечения Вавилова — Черенкова, стало той основой, на которой Шведская Академия наук присудила Нобелевскую премию по физике трем советским ученым: П. А. Черенкову, И. М. Франку и И. Е. Тамму.