Сергей Вавилов

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 электронвольт. 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 рентгеновы 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 рентгенового излучения. Явление, наблюдаемое Черенковым, представляет собою сравнительно длинноволновое электромагнитное излучение, потому его и можно наблюдать без помощи флуоресцирующей пластинки — экрана, как рентгеновы лучи».

Подобное объяснение, однако, оказалось неправильным. Позднее, в 1937 году, два советских физика — другой ученик Вавилова, Илья Михайлович Франк, и Игорь Евгеньевич Тамм — нашли иное, правильное объяснение. Эти электроны летят быстрее, чем распространяется свет в данной среде, сказали Франк и Тамм, и в результате возникает необычное явление: порожденные электронами электромагнитные волны отстают от своих родителей, светятся сзади их. При обычных (для человеческой практики) светильниках так не бывает: как бы быстро те ни двигались, их свет их все равно обгонит. А при уж очень быстрых электронах, оказывается, бывает: возбужденные ими электромагнитные волны интерферируют между собою (то есть налагаются друг на друга), и возникает черенковское свечение.

— Но ведь скорость света максимальная в природе! — возникало возражение у нефизиков, впервые слушавших такое объяснение.

Да, максимальная. Но в пустоте. Вот ответ на возражение.

Скорость света — предельно возможная в природе, когда кругом нет ничего. Поэтому в пустоте даже самые быстрые электроны не смогли бы обогнать фотоны света. Отсюда следствие: явление Вавилова — Черенкова наблюдается лишь в веществе, то есть лишь в более или менее плотных средах (в воде, спирте, воздухе и других).

Свечение Вавилова — Черенкова удобно описывать по аналогии со сверхзвуковыми самолетами. Все знают, что это аппараты, обгоняющие собственный звук. Узнать об их приближении по реву моторов невозможно. По фронту движения такого самолета перемещается могучая ударная волна, и она способна причинить немало бедствий всему, что почему-либо вдруг окажется на поверхности ее конуса.

Электроны в опытах Черенкова, как сверхзвуковые самолеты, создают свои ударные волны. Только не звуковые, а световые.

Недаром появилась тогда крылатая фраза:

— Греки слышали голоса звезд, а в черенковском свечении слышны голоса электронов. Это поющие электроны.

В 1946 году Вавилов вместе с Черенковым, Франком и Таммом за открытие и объяснение природы пового вида излучения получил Государственную премпю.

А еще двенадцатью годами позднее за ту же самую работу, приобретшую к тому времени всеобщую популярность и способствовавшую многим другим важным открытиям, Шведская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике трем советским ученым: П. А. Черенкову, И. М. Франку и И. Е. Тамму. (Сам Сергей Иванович не дожил до этого всемирного признания одного из достижений своей лаборатории: премия была присуждена в 1958 году, семь лет спустя после его кончины. По положению же Нобелевские премии присуждаются лишь прижизненно.)

Что практически дало науке, людям голубое сияние сверхсветовых электронов, открытое в лаборатории Вавилова?

Много — и только доброе, служащее благим целям.

Любопытно провести одну историческую аналогию, сравнить последствия двух открытий, сделанных приблизительно в одно и то же время.

В 1932 году английский ученый Джемс Чедвик открыл нейтрон — ключ к расщеплению атома. Годом позже Вавилов и Черенков открыли свечение, названное их именами. Добрый десяток лет открытия-ровесники представляли для физиков лишь академический интерес, не более. Но наступили сороковые годы, и пути ровесников разошлись.

Первая крупная практическая «работа» нейтронов привела к уничтожению десятков тысяч человеческих жизней в двух крупнейших городах Японии. В историю людей вошли атомные бомбы.

Вскоре было обращено к практической деятельности и черенковское излучение. В 1947 году советский физик В. Гинзбург показал, как с помощью явления Вавилова — Черенкова можно вырабатывать ультракороткие миллиметровые и субмиллиметровые волны.