Эффект Вавилова-Черенкова

СТРАННОЕ СВЕЧЕНИЕ 

Эффект Черенкова, или как у нас принято его называть, эффект Вавилова Черенкова, для огромного большинства людей, даже близких к науке и технике, слова совершенно новые, хотя явление, которое они обозначают, было открыто еще четверть века назад. 

Это явление, занявшее теперь в физике такое почетное место, было обнаружено, экспериментально подробно изучено и получило изящное и глубокое теоретическое объяснение в Физическом институте имени П. Н. Лебедева Академии наук СССР, который в то время был еще небольшой лабораторией. 

История открытия такова. 

В начале тридцатых годов в лаборатории С. И. Вавилова продолжались его многолетние исследования люминесценции — холодного свечения веществ, вызванного различными физическими причинами. Сущность явления люминесценции состоит в том, что возбужденные внешним воздействием атомы или молекулы среды через некоторое время возвращаются в нормальное состояние, а энергию своего возбуждения излучают в виде света. Светоотдача, таким образом, происходит с запаздыванием. Иногда это запаздывание очень мало, но существует оно всегда. На первых порах, как это вообще часто бывает в науке, иногда изучались такие слабые свечения, которые было трудно даже заметить. Но впоследствии работы по люминесценции привели к крупным практическим результатам, (например, создание ламп дневного света). 

Развивая свои исследования, С. И. Вавилов поручил молодому аспиранту П. А. Черенкову изучить свечение жидкостей под действием гамма-лучей радия. Это очень жесткое электромагнитное излучение непосредственно возбудить атом или молекулу не может. При таком облучении электрон атома получает не ту небольшую порцию энергии, которой хватило бы ему лишь для перехода на другой уровень в том же атоме или в той же молекуле (после этого, возвращаясь назад, он и излучает видимый свет), а вообще покидает атом и с огромной энергией летит через вещество, ионизуя и возбуждая на своем пути десятки и сотни тысяч других атомов, пока не растратит всю энергию и не остановится. 

Когда П. А. Черенков приступил к работе, уже были известны исследования, обнаружившие, что гамма-лучи каким-то образом вызывают свечение жидкостей. Один ученый даже снял спектр этого свечения, но не заметил в самом явлении ничего особенно примечательного. 

Однако когда Вавилов и Черенков проанализировали свои новые наблюдения, исключительно трудоемкие, требовавшие особой внимательности, вдумчивости, большой настойчивости (достаточно сказать, что в первые годы для каждого наблюдения нового явления приходилось предварительно часами сидеть в полной темноте, чтобы глаз пришел в состояние наивысшей чувствительности и смог обнаружить очень слабое свечение), то выяснилось, что дело обстоит совсем не просто. Оказалось, например, что свет испускается жидкостью без всякого запаздывания по отношению к действию возбуждающего гамма-излучения. Как и ряд других свойств нового свечения, это было совершенно необычно для люминесценции. 

В 1934 году в одном из номеров журнала «Доклады Академии наук СССР» были опубликованы два коротких сообщения: статья П. А. Черенкова, содержавшая описание его наблюдений свечения жидкостей под действием гамма-лучей, и статья С. И. Вавилова, в которой доказывалось, что «наблюдаемый эффект вообще не может быть каким-либо видом люминесценции». Так было установлено существование особого вида свечения, и, естественно, встала задача объяснить его механизм.