Воронежский физик Павел Черенков вдохновлял фантастов

"Ныряя в пространство Черенкова, «Сторожевой» покрывал расстояние, ну скажем, между Солнцем и Капеллой, заключавшееся в сорока шести световых годах за каких-то шесть недель."

"Через неделю мы вышли из пространства Черенкова в намеченном месте, идя по инерции со скоростью близкой к скорости света, обменялись сигналами с другими, уже пришедшими туда кораблями."

"Генераторов Черенкова еще хватало на то, чтобы два раза облететь вокруг Галактики."

 

Это выдержки из произведения «Звёздный десант» американского писателя-фантаста Роберта Хайнлайна. Роман был опубликован в 1959 году, когда человечество было охвачено стремлением покорить космос.

Особенно вдохновляющими были открытия советского учёного Павла Черенкова.

Павел Алексеевич Черенков родился 28 июля 1904 года в селе Новая Чигла, которое находится на территории Воронежской области. Он с ранних лет проявлял интерес к знаниям, но его мачеха считала образование ненужным и всячески препятствовала учёбе Павла. Однако чем строже был запрет, тем усерднее он учился. В 1924 году Черенков поступил на физико-математический факультет Воронежского государственного университета.

После окончания университета он несколько лет работал учителем, а затем поступил в аспирантуру Физико-математического института АН СССР в Ленинграде. Там он защитил кандидатскую и докторскую диссертации.

Ещё будучи аспирантом, Черенков изучал люминесценцию прозрачных жидкостей под воздействием гамма-лучей и обнаружил неизвестное голубое свечение. Это свечение не исчезало при нагревании жидкости или добавлении примесей. Его яркость не зависела от химического состава среды.

После проведения множества экспериментов учёный пришёл к выводу, что наблюдаемый эффект не является люминесценцией. Но что же это тогда?

Оказалось, что свечение вызывается электронами, которые движутся со сверхсветовой скоростью. Как такое возможно? Это станет ясно только после войны, когда фантасты начнут придумывать подобные идеи.

Однако в ходе дальнейших исследований учёные выяснили, что в прозрачной жидкости скорость света меньше, чем в вакууме. Поэтому частицы в ней могут двигаться быстрее света. Это явление получило название «черенковское излучение» или «эффект Черенкова». Его смогли объяснить советские физики Илья Михайлович Франк и Игорь Евгеньевич Тамм. За это открытие они были удостоены Нобелевской премии.

Илья Михайлович Франк родился 23 октября 1908 года в Санкт-Петербурге в семье математика. После окончания физико-математического факультета Московского государственного университета он начал работать в области оптической физики. Однако его учитель Сергей Вавилов, который также был научным руководителем Черенкова, предложил ему перейти в ядерную физику.

Игорь Евгеньевич Тамм был самым старшим из учёных. Он родился 8 июля 1895 года во Владивостоке в семье инженера. В 1918 году он окончил Московский университет с дипломом по физике. После непродолжительной политической деятельности он начал академическую карьеру. Основные научные интересы Тамма были связаны с квантовой механикой, физикой твёрдого тела, теорией излучения, ядерной физикой и физикой элементарных частиц, а также с решением прикладных задач.

Илья Михайлович Франк и Игорь Евгеньевич Тамм (nobelprize.org)

Скорость света в вакууме — это абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн, которая точно равна 299 792 458 м/с. Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не только отдельные тела или поля, но и свойства пространства-времени в целом.

Даже в наше время сложно представить себе возможность сверхсветового движения, а в середине XX века это было ещё более фантастично.

«Оптика источников света, движущихся в преломляющих средах», - так называлась Нобелевская лекция по физике, которую в 1958 году прочитал Илья Франк. В своем выступлении ученый подчеркнул, что эффект Черенкова - это частный, хотя и очень интересный пример. «В этой области явлений имеется широкий круг вопросов, связанных с излучением источников света, движущихся в преломляющих средах», - обратил внимание слушателей Илья Михайлович. Ученый оказался прав. И хоть нам пока не дано перемещаться со сверхсветовой скоростью, эффект Черенкова до сих пор используется в науке и медицине, например, в лучевой терапии при онкологических заболеваниях. Также открытие привело к созданию нового метода измерения скорости высокоэнергетических ядерных частиц, который имеет огромное значение в современной экспериментальной ядерной физике.

atomic-energy.ru

На сегодняшний день учёные продолжают активно изучать возможности практического использования эффекта Черенкова. В 1995 году российский физик Сергей Красников выдвинул теорию о возможности сверхсветового движения, основанную на искривлении пространства-времени в искусственно созданных тоннелях.

Проект «Нобелевские лауреаты» выполняется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.