Свет — мое призвание

Для устранения субъективных факторов Черенков вел отсчеты с помощью ассистента. Предварительно исследователи подолгу (час-полтора) адаптировались в темноте. В результате чувствительность их глаз к свету возрастала в десятки тысяч раз. Отсчеты производили через равные промежутки времени (около 5 минут), стремясь избегать утомления глаз. В таком режиме удавалось уверенно работать в течение не более двух с половиной часов.

Участвуя в этих измерениях, Сергей Иванович не терял ни секунды даром. Он использовал вынужденное предварительное полуторачасовое пребывание в темноте для обсуждения «через дверь» проводимых исследований со своими учениками. Привыкнув к темноте, Вавилов и Черенков начинали утомительные измерения.

Несмотря на экспериментальные трудности, новое свечение было детально изучено. Оказалось, что оно обладает своеобразными свойствами. Под действием гамма-лучей свечение возникало в любых прозрачных жидкостях и твердых телах. Интенсивность его при идентичных условиях возбуждения во всех случаях была одинаковой. Спектральный состав излучения не зависел от химической природы облучаемого вещества. Излучение характеризовалось пространственной асимметрией и распространялось только вперед под некоторым углом к направлению возбуждающего пучка гамма-лучей. Кроме того, излучение было поляризованным и имело преимущественное направление колебаний электрического вектора, совпадающее с направлением прохождения пучка гамма-лучей.

Ни одного из свойств люминесценции у свечения не было. Его не удавалось потушить самыми сильными тушителями, оно не ослабевало при сильном нагревании вещества — при этом его поляризация оставалась неизменной. Поляризационные свойства свечения существенно отличались от свойств поляризованной люминесценции.

С. И. Вавилов пришел к выводу, что обнаруженное голубое свечение не является люминесценцией. Как выяснилось впоследствии, выдающиеся французские физики супруги Пьер и Мария Кюри, а также французский физик Малле еще раньше наблюдали такое свечение у различных чистых жидкостей, облучаемых гамма-лучами, принимая его за слабую люминесценцию. Только благодаря глубокому знанию природы и свойств люминесценции Вавилов избежал этого заблуждения.

И. М. Франк писал, что Сергей Иванович смеялся над возможностью планирования открытий. Он говорил, что открытие — это всегда непредвиденное, и его планирование невозможно, но если открытие возникает случайно в ходе эксперимента, то не случайны люди, которые могут его сделать.

Когда стало ясно, что голубое свечение не имеет ничего общего с люминесценцией, встал вопрос о его природе. В небольшой теоретической работе «О причинах синего гамма-свечения жидкостей», опубликованной в 1934 году, С. И. Вавилов выдвигает предложение, что это свечение вызывается не самими гамма-лучами, а быстрыми вторичными электронами, возникающими при их прохождении через исследуемое вещество. Для подтверждения этого предположения по предложению Вавилова Черенков пробовал возбуждать свечение жидкостей пучком электронов. Для этого им была использована закупленная за границей эманация радия, помещенная в ампулу с тонкими стенками. Следует заметить, что грамм радия был едва не основным богатством Физического института тех лет. Свечение действительно оказалось тождественным свечению, возбуждаемому в жидкостях под действием гамма-лучей.

Черенковым были поставлены и другие эксперименты, подтверждающие электронное происхождение обнаруженного свечения. Он исходил из того, что поляризация свечения должна определяться направлением движения электронов. Применяя магнитное поле, можно было ожидать изменения траектории электронов, а следовательно, поляризации и интенсивности наблюдаемого свечения. Опыты подтвердили сильное влияние магнитного поля на исследуемые процессы и доказали электронную природу нового вида излучения.

Являясь научным руководителем П. А. Черенкова и внеся большой вклад в постановку и ход всего цикла исследований, хорошо понимая значение открытия нового излучения, Сергей Иванович настоял на том, чтобы Павел Алексеевич опубликовал результаты исследования только под своим именем. Впоследствии, выступая официальным оппонентом уже докторской диссертации П. А. Черенкова, академик Л. И. Мандельштам многократно упоминал имя С. И. Вавилова. Он сказал: «Роль Сергея Ивановича в открытии эффекта такова, что ее следует указывать всегда, когда речь идет об этом открытии».

С. И. Вавилов подключил к работам и другого своего ученика — И. М. Франка, который, занявшись теоретической стороной вопроса, предположил, что наблюдаемое свечение вызывается электронами, движущимися в исследуемом веществе со скоростями, превышающими скорость света в среде (фазовую скорость света). Возникающие при этом электромагнитные волны отстают от движущихся электронов, интерферируют между собой и образуют общий конический фронт. На основании этих предположений оказалось возможным объяснить основные свойства нового излучения.