Черенків Нобелівська премія. Лауреат нобелівської премії Павло Олексійович живців

Павло Олексійович Черенков народився 28 липня 1904 року в селі Нова Чигла Воронезької області у сім'ї селянина. Після закінчення середньої школи Павло вступає до Воронезького державного університету, який закінчив у 1928 році. Після цього Черенков вступив спочатку на підготовче, а потім в 1932 на основне відділення Фізичного (тоді Фізико-математичного) інституту Академії наук СРСР.

У 1930 році Черенков одружився з Марією Путінцевою, донькою професора російської літератури. Вони мали двох дітей.

Початок наукової діяльності Черенкова відноситься до 1932, коли він під керівництвом С.І. Вавілова приступив до вивчення люмінесценції розчинів уранілових солей під дією гамма-променів.

Спочатку в повній відповідності до закону Вавілова-Стокса у Черенкова величезні гамма-кванти джерела випромінювання перетворилися на малі кванти видимого світла, тобто люмінескували.

«Цікаво, – міркував учений, – як вона зміниться, якщо збільшити концентрацію? А якщо, навпаки, розбавити розчин водою? Важлива, звісно, ​​не загальна картина, а чітко виражений фізичний закон».

До певного часу ніяких сюрпризів: менше розчинено солей – менше люмінесценція.

«Нарешті, у розчині залишаються лише сліди уранила. Тепер, зрозуміло, ніякого світіння бути не може.

Але що це? Черенков не вірить своїм очам. Уранила залишилася гомеопатична доза, а світіння продовжується. Щоправда, дуже слабке, але продовжується. В чому справа?

Живців виливає рідину, ретельно промиває посудину і наливає в нього дистильовану воду. А це що таке? Чиста вода світиться так само, як і слабкий розчин. Але досі всі були впевнені, що дистильована вода не здатна до люмінесценції.

Вавілов радить аспіранту спробувати поставити замість скляної посудини з іншого матеріалу. Живців бере платиновий тигель і наливає в нього чисту воду. Під дном судини міститься ампула зі ста чотирма міліграмами радію. Гамма-промені вириваються з крихітного отвору ампули і, пробиваючи платинове дно та шар рідини, потрапляють в об'єктив приладу, націленого зверху на вміст тигля.

Знову пристосування до темряви, знову спостереження, та… знову незрозуміле свічення.

– Це не люмінесценція, – твердо каже Сергій Іванович. – Це щось інше. Якесь нове, невідоме поки що науці оптичне явище.

Незабаром усім стає зрозуміло, що у дослідах Черенкова мають місце два світіння. Одне з них – люмінесценція. Воно, проте, спостерігається лише концентрованих розчинах. У дистильованій воді під впливом гамма-опромінення мерехтіння викликається іншою причиною.

А як поведуться інші рідини? Можливо, справа не у воді?

Аспірант наповнює тигель по черзі різними спиртами, толуолом та іншими речовинами. Усього він відчуває шістнадцять чистих рідин. І слабке свічення спостерігається завжди. Вражаюча справа! Воно виявляється дуже близьким за інтенсивністю для всіх матеріалів. Чотирьоххлористий вуглець світиться всіх сильніше, ізобутановий спирт – слабший, але різниця їх світінь не перевищує 25 відсотків.

Черенков намагається погасити свічення особливими речовинами, які вважаються найсильнішими гасниками звичайної люмінесценції. Він додає до рідини азотнокисле срібло, йодистий калій, анілін… Ефекту (гасіння) ніякого: світіння продовжується. Що робити?

За порадою керівника він нагріває рідину. На люмінесценцію це впливає сильно: вона слабшає і навіть припиняється зовсім. Але в даному випадку яскравість свічення не змінюється анітрохи. Виходить, тут справді якесь особливе, дотепер невідоме явище? Яке ж?»

У 1934 році в «Доповідях Академії наук СРСР» з'являються перші два повідомлення про новий вид випромінювання: Черенкова, який детально викладає результати експериментів, і Вавілова, який намагається їх пояснити.

Таємниче свічення можна було бачити лише в межах вузького конуса, вісь якого збігалася з напрямком гамма-випромінювання. Зваживши на цю обставину, молодий вчений помістив свій прилад у сильне магнітне поле. І одразу переконався, що поле відхиляє вузький конус свічення убік. Але це можливо лише для електрично заряджених частинок, наприклад, електронів. Щоб остаточно переконатися у цьому, Черенков використовував інший вид випромінювання – бета-промені, які є потік швидких електронів. Він опромінив ними ті ж рідини, що й раніше, і отримав такий же світловий ефект, як за гамма-опромінення.

Так було з'ясовано, що загадкове оптичне явище виникає лише там, де є рух швидких електронів.

Пояснення механізму перетворення руху електронів на рух фотонів незвичайного світіння дали 1937 року радянські фізики Франк і Тамм. Електрони летять швидше, ніж поширюється світло у цьому середовищі, й у результаті виникає незвичайне явище: породжені електронами електромагнітні хвилі відстають від своїх батьків і викликають свічення.

Незабаром з'явилася крилата фраза: «Греки чули голоси зірок, а у черенківському світінні чути голоси електронів. Це електрони, що співають».

У 1935 році Черенков закінчив аспірантуру та захистив кандидатську дисертацію, після чого отримав посаду старшого наукового співробітника Фізичного інституту ім. Лебедєва АН СРСР (ФІАН).

Він продовжував досліджувати відкрите їм свічення. У 1936 році він встановив характерну властивість нового виду випромінювання – своєрідну просторову асиметрію («Черенківський конус»).

Після появи кількісної теорії явища, розробленої Таммом та Франком, Черенков у серії тонких експериментів підтверджує її у всіх деталях. Фундаментальні роботи Черенкова з дослідження відкритого їм випромінювання заряджених частинок, що рухаються з надсвітловою швидкістю, стали значним внеском у світову науку і визнані класичними.

«Окрім принципового наукового значення, випромінювання Черенкова мають велику практичну цінність, – пише І.М. Дунська. – Винятково важлива його роль у фізиці високих енергій. При русі швидкої частки в середовищі виникає спрямований світловий спалах, який реєструють за допомогою фотоумножителя. Такі лічильники використовуються як для виявлення швидких заряджених частинок, так і для визначення їх властивостей: напрямки руху, величини заряду, швидкості і т.д. лічильників. Зокрема, черенківське випромінювання було використане у дослідах щодо виявлення антипротону. Воно дозволяє також спостерігати найшвидші частки космічних променів».

За роботи з відкриття та вивчення цього явища Черенкову спільно з Вавиловим, Таммом і Франком спочатку в 1946 році присудили Державну премію, а в 1958 (вже після смерті Вавилова) Черенков, Тамм і Франк були удостоєні звання Лауреатів Нобелівської премії з фізики.

У повоєнні роки Черенков якийсь час займався дослідженнями космічних променів, а також брав керівну участь у розробці та спорудженні прискорювачів легких частинок. Так, у січні 1948 року під його керівництвом здійснено запуск першого в СРСР бетатрона. Одночасно Черенков бере участь у роботах з проектування та спорудження синхротрона ФІАН на 250 МеВ, за що у 1951 році отримав Державну премію. Незабаром після запуску синхротрону вчений прийняв керівництво всіма роботами з його удосконалення, що дозволило розгорнути роботи з вивчення електромагнітних взаємодій у галузі фотонів великих енергій. У лабораторії фотомезонних процесів, що очолює Черенкова, вдалося отримати цілу низку найцікавіших результатів з вивчення процесів фоторозщеплення гелію, фотоосвіти пі-мезонів, фоторозщеплення деяких легких ядер методом наведеної активності.

У п'ятдесятих років Черенков, разом із І.В. Чувіло, експериментально досліджував фоторозподіл ядер важких елементів. Потім під керівництвом Павла Олексійовича було успішно розроблено новий метод накопичення та отримання зустрічних електрон-позитронних пучків. У 1963-1965 роках проводилися детальні дослідження цього методу, а на початку 1966 принципова можливість його була перевірена експериментально на 280 МеВ синхротроні ФІАН. Таким чином, вперше у практиці фізичного експерименту були отримані зустрічні пучки електронів та позитронів.

«Роботи з накопичення та отримання зустрічних пучків у прискорювачах мають першорядне значення для фізики високих енергій, – зазначає І.М. Дунська. – Використання цього методу дозволяє перевести діючі прискорювачі в режим накопичення і тим самим на основі вже наявної експериментальної бази перейти до досліджень взаємодій у галузі високих та надвисоких енергій. Цей метод був згодом використаний для отримання зустрічних пучків на найбільшому електронному прискорювачі Кембриджі (США)».

1964 року Павла Олексійовича обрали членом-кореспондентом Академії наук СРСР, а 1970 року – дійсним членом Академії наук СРСР.

1977 року за цикл робіт з дослідження розщеплення легких ядер гамма-квантами високих енергій методом камер Вільсона, що діють у потужних пучках електронних прискорювачів, Черенков удостоєний Державної премії СРСР.

Крім наукової діяльності, Черенков вів велику педагогічну роботу, спочатку з 1948 року на посаді професора Московського енергетичного інституту, а з 1951 року і Московського інженерно-фізичного інституту. Він дав путівку в життя великому числу дослідників.

28 липня 1904 - 06 січня 1990

радянський фізик, дворазовий лауреат Сталінської премії, лауреат Нобелівської премії з фізики

Біографія

Батьки Павла Олексійовича – Олексій Єгорович та Марія Черенкови були селянами.

У 1928 році Черенков закінчив фізико-математичний факультет Воронезького університету (ВДУ). Після закінчення університету Черенков був направлений викладати до школи місто Козлов, теперішній Мічурінськ. Через два роки в те саме місто отримала розподіл Марія Олексіївна Путінцева, дочка Олексія Михайловича Путінцева - воронезького літературознавця-краєзнавця, професора ВДУ, засновника будинку-музею І. С. Нікітіна, яка теж закінчила ВДУ, відділення російської мови та літератури педфаку. У 1930 році Черенков одружився з Марією Путінцевою. 1932 року в них народився син Олексій, 1936 року - дочка Олена. У листопаді 1930 року у Воронежі заарештували у справі краєзнавців Олексія Михайловича Путінцева. Наприкінці того ж року був «розкулачений» у Новій Чиглі батько Павла Олексійовича – Олексій Єгорович Черенков. 1931 року Олексія Єгоровича судили і відправили на заслання. Його звинуватили у приналежності до партії есерів та участі у «куркульській» сходці 1930 року. 1937 року батька вченого знову заарештували, 1938 року засудили і розстріляли за контрреволюційну агітацію.

У 1930 році Черенков вступив до аспірантури Інституту фізики та математики в Ленінграді. В 1935 захистив кандидатську дисертацію, а в 1940 - докторську. З 1932 року працював під керівництвом С. І. Вавілова. З 1935 року – співробітник Фізичного інституту ім. П. М. Лебедєва у Москві (ФІАН), з 1948 року – професор Московського енергетичного інституту, з 1951 року – професор Московського інженерно-фізичного інституту.

Член КПРС із 1946 року. Член-кореспондент АН СРСР (1964). Справжній член АН СРСР (1970).

Черенков останні 28 років життя провів у столичній квартирі в районі Ленінського проспекту, де розташовані різні інститути Академії наук, у тому числі і ФІАН.

Павло Олексійович Черенков помер 6 січня 1990 року від механічної жовтяниці. Він спочиває на Новодівичому цвинтарі Москви.

Премії та нагороди

• Сталінська премія (1946, 1951)
• Державна премія СРСР (1977)
• Нобелівська премія з фізики (1958)
• Герой Соціалістичної Праці (1984)

Пам'ять

• 1994 року на честь Черенкова було випущено поштову марку Росії.

Наукова діяльність

Основні роботи Черенкова присвячено фізичній оптиці, ядерній фізиці, фізиці частинок високих енергій. В 1934 виявив специфічне блакитне світіння прозорих рідин при опроміненні швидкими зарядженими частинками. Показав відмінність цього виду випромінювання від флуоресценції. В 1936 встановив основну його властивість - спрямованість випромінювання, утворення світлового конуса, вісь якого збігається з траєкторією руху частки. Теорію випромінювання Черенкова розробили 1937 року І. Є. Тамм та І. М. Франк.

Ефект Вавілова - Черенкова є основою роботи детекторів швидких заряджених частинок (черенковских лічильників). Черенков брав участь у створенні синхротронів, зокрема синхротрону на 250 МеВ (Сталінська премія, 1952). У 1958 році разом з Таммом і Франком був нагороджений Нобелівською премією з фізики «за відкриття та тлумачення ефекту Черенкова». Манне Сігбан зі Шведської королівської академії наук у своїй промові зазначив, що «відкриття явища, нині відомого як ефект Черенкова, є цікавим прикладом того, як відносно просте фізичне спостереження при правильному підході може призвести до важливих відкриттів і прокласти нові шляхи для подальших досліджень». . Виконав цикл робіт з розщеплення гелію та інших легких ядер високоенергетичними квантами (Державна премія СРСР, 1977).

Павло Олексійович Черенков

У 1928 році закінчив Воронезький університет.

З 1930 почав працювати в Москві - у Фізичному інституті Академії наук СРСР. З 1948 - професор Московського енергетичного, а з 1951 - Московського інженерно-фізичного інституту. Основні роботи Черенкова присвячені фізичній оптиці, ядерній фізиці, фізиці космічних променів, прискорювальній техніці.

З 1932 року Черенков працював під керівництвом академіка С. І. Вавілова. Саме він запропонував Черенкову тему дослідження – люмінесценцію розчинів уранових солей під дією гамма-променів. Він запропонував і метод, який сам до того використовував неодноразово. Як не дивно, «метод гасіння» Вавілов вичитав у старовинному мемуарі фізика Ф. Марі «Нові відкриття світла».

«…Метод вимагав ретельного тренування, тривалого перебування у темряві, – писав фізик У. Карцев у своїй чудовій книзі про фізиків. - Кожен робочий день Черенкова починався з того, що він ховався в темній кімнаті і сидів там у темряві, звикаючи до цієї обстановки. Лише після тривалої адаптації, що тривала іноді кілька годин, Черенков підходив до приладів і починав вимірювання. Почавши опромінювати гамма-джерелом солі урану, він досить швидко виявив дивне явище: таємниче світло. Треба сказати, що він не був першим, хто помітив це світіння. Його вже спостерігали в лабораторії Жоліо-Кюрі і віднесли за рахунок люмінесценції домішок, що є в кожному, навіть чистому розчині.

Черенков закликав керівника.

Звикнувши до темряви, Вавілов побачив, як йому здалося, конус слабкого синього світла. Але це світіння зовсім не було схожим на те, яке можна було спостерігати в розчинах під дією, наприклад, ультрафіолетових променів. Це не було і тим свіченням, яке зазвичай буває за рахунок, як висловлювався Сергій Іванович, «дохлих бактерій», тобто слідів люмінесцентних речовин. П. А. Черенков згадував: «Не зупиняючись на деталях цього відкриття, я хотів би сказати, що воно могло здійснитися тільки в такій науковій школі, як школа С. І. Вавілова, де були вивчені та визначені основні ознаки люмінесценції та були розроблені суворі критерії розрізнення люмінесценції з інших видів випромінювання. Не випадково тому, що навіть у такій найбільшій школі фізиків, як паризька, пройшли повз це явище, прийнявши його за звичайну люмінесценцію. Я спеціально підкреслюю цю обставину тому, що вона повніша і, як мені здається, правильніше визначає ту видатну роль, яку зіграв С. І. Вавілов у відкритті нового ефекту».

Вавілов відкинув люмінесцентну природу світіння.

По-перше, з'ясувалося, що воно спрямоване конусом уздовж осі гамма-випромінювання. По-друге, воно не вкладалося в ті визначення люмінесценції, які на той час були сформульовані Вавіловим. Ампули з радієм викликали в розчині солі уранової свічення нового, невідомого, типу. Найцікавіше було те, що воно тривало і тоді, коли концентрація солі зменшувалася до гомеопатичних доз. Понад те, світилася чиста дистильована вода. При цьому на інтенсивність незвичайного світіння не впливали ті речовини, які зазвичай сильно гасили нормальну люмінесценцію, такі як йодистий калій та анілін. Спектральний склад світіння не залежав від складу рідини.

Чутки про знову виявлене світіння поповзли по Москві та Ленінграду. І. М. Франк писав, що він дуже добре пам'ятає уїдливі зауваження з приводу того, що у ФІАН займаються вивченням нікому не потрібного світіння невідомо чого невідомо де. Чи не пробували ви вивчати в капелюсі? – єхидно питали Черенкова незнайомі та знайомі фізики.

Повідомлення про нове відкриття надрукували у «Доповідях Академії наук СРСР» у 1934 році.

Повідомлень було, власне, два.

Перше – про виявлення явища – підписано П. А. Черенковим; Вавілов відмовився від підпису, щоб не ускладнювати Черенкову захист його кандтидатської дисертації. Друге підписано Вавиловим - там дається опис ефекту і безперечно вказується, що він ніяк не пов'язаний з люмінесценцією, а викликається вільними швидкими електронами, що утворюються при впливі гамма-променів на середовище. Цікаво, що Вавілов пише про «синє» світіння. Це доказ його багатої фізичної інтуїції; колір випромінювання у умовах виявити було неможливо.

Цілком ефект був пояснений лише в 1937 році, коли два радянські фізики І. М. Франк та І. Є. Тамм розробили його теорію. Пояснення було зовсім незвичайним: справді, як і стверджував Вавілов, це свічення викликається електронами. Але не простими, а такими, що рухаються зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. Зрозуміло, йдеться про швидкість поширення світла у цьому середовищі. Рухаючись швидше за цю швидкість, електрони випромінюють електромагнітні хвилі. Виникає світіння Вавилова - Черенкова. Згодом, вже після війни (1958 року), і відкривачі, і пояснювачі цього явища були удостоєні Нобелівської премії. Нобелівську премію здобули П. А. Черенков, І. Є. Тамм та І. М. Франк. Вавілов на той час помер, а Нобелівська премія, як відомо, вручається лише живим.

Докторську дисертацію Черенков захистив усе за тим самим явищем. Одним із його опонентів був академік Л. І. Мандельштам. Професор С. М. Райський пізніше згадував: «Я сидів у їдальні Мандельштамів, коли Леонід Ісаакович закінчив писати свій відгук і вийшов із кабінету. Він дав мені прочитати свій відгук. Прочитавши, я запитав, чому у відгуку про дисертацію П. А. Черенкова таке велике місце посідає С. І. Вавілов? Леонід Ісаакович відповів: „Роль Сергія Івановича у відкритті ефекту така, що її слід зазначати завжди, коли йдеться про це відкриття“.

У 1947 року В. Л. Гінзбург теоретично показав, що з допомогою явища Вавилова – Черенкова можна генерувати ультракороткі, міліметрові і навіть субміліметрові хвилі. Надзвичайно широке застосування набули лічильники Черенкова, принцип дії яких заснований на реєстрації атомних частинок за рахунок свічення. Цей тонкий метод дослідження спричинив блискучі відкриття нашого часу, зокрема відкриття антипротону та антинейтрону – перших частинок антиречовини, створених на Землі.

У 1970 році Черенков був обраний дійсним членом Академії наук СРСР.

«Первинне експериментальне відкриття зазвичай є випадковим. Саме тому його не можна передбачати, і воно виявляється результатом випадку. Такі щасливі випадки дуже рідкісні у житті навіть найактивнішого вченого. Тому їх не можна пропускати. Ніколи не слід проходити повз несподівані і незрозумілі явища, з якими ненароком зустрічаєшся в експерименті».

Ці слова академіка Семенова, безперечно, були добре зрозумілі Черенкову.

Черенков зробив значний внесок у створення електронних прискорювачів – синхротронів. Зокрема, він брав активну участь у проектуванні та спорудженні синхротрону на 250 МеВ. За цю роботу 1952 року він отримав Державну премію. Вивчав взаємодію гальмівного випромінювання з нуклонами та ядрами, фотоядерні та фотомезонні реакції. Ще одну державну премію він отримав у 1977 році за цикл робіт із дослідження розщеплення легких ядер гамма-квантами високих енергій. 1984 року удостоєний звання Героя Соціалістичної праці.

Помер 1990 року.