Павел Алексеевич Черенков

28.07.1904 – 06.01.1990

Научная биография

В 2004 году исполняется 100 лет со дня рождения замечательного физика-экспериментатора академика Павла Алексеевича Черенкова.

Павел Алексеевич родился в селе Новая Чигла Бобровского уезда Воронежской губернии (ныне – Таловский район, Воронежская область). Там же он получил начальное и среднее образование, а в 1928 г. закончил физико-математическое отделение Воронежского университета.

Начало научной деятельности П.А. Черенкова относится к 1932 г., когда он был аспирантом Физико-математического института Академии наук и по предложению своего научного руководителя С.И. Вавилова начал исследовать люминесценцию растворов ураниловых солей под действием гамма-лучей. В 1934 г. институт разделился на математический и физический, и с того времени Павел Алексеевич стал аспирантом, а с 1935 г. – постоянным сотрудником Физического института им. П.Н. Лебедева АН СССР – ФИАНа.

В процессе исследования по аспирантской теме Павлом Алексеевичем было обнаружено новое, удивительно красивое физическое явление. Им было установлено, что под действием гамма-лучей радия в оптически прозрачных жидкостях возникает слабое свечение, резко отличающееся от обычной люминесценции. В удивительно простых по современным представлениям, но трудоемких опытах, в которых использовался метод фотометрии по порогу зрения – разработанный Вавиловым и Брумбергом – Павел Алексеевич обнаружил и исследовал все основные свойства открытого им излучения. При проведении этих опытов ярко проявились черты характера П.А. Черенкова – увлеченность, необычайное упорство, способность находить простейшие пути для решения возникающих задач, внимание к “мелочам” эксперимента.

Уже в первых исследованиях были надежно установлены такие свойства излучения как поляризация, нечувствительность к факторам гашения, возрастание интенсивности в спектре излучения при уменьшении длины волны. Это позволило С.И. Вавилову в 1934 г. прийти к заключению о том, что новый вид свечения связан с электронами, образующимися в прозрачных жидкостях при комптоновском рассеянии гамма-лучей.

В новой серии опытов, в которых использовалось влияние магнитного поля на характеристики открытого им видимого свечения жидкостей, в частности и на поляризацию, Павел Алексеевич доказал, что свечение действительно вызывается не гамма-лучами, а вторичными комптон-электронами, и, что самое важное, в этих опытах П.А. Черенковым было открыто главное свойство нового излучения – его направленность по движению комптоновских электронов.

Обнаруженное свойство направленности оказалось решающим для истинного понимания природы нового явления. Теория, которая полностью объяснила все основные свойства излучения, была создана в 1937 г. на основе классической электродинамики И.М. Франком и И.Е. Таммом. Они показали, что наблюдаемое П.А. Черенковым свечение представляет собой излучение заряженной частицы, движущейся равномерно со сверхсветовой скоростью в веществе.

Дополнительные эксперименты, проведенные П.А. Черенковым в 1936-1937 гг., подтвердили количественную сторону теории Тамма-Франка. В новых опытах был приближенно измерен характеристический угол излучения и его зависимость от показателя преломления среды, а позже с хорошей точностью установлены распределение энергии в спектре излучения и абсолютная яркость свечения.

По образному выражению академика Г.С. Ландсберга, ставшие классическими исследования П.А. Черенкова являются “украшением советской физики”. Дальнейшее развитие теории черенковского излучения связано с именами И.Е. Тамма, И.М. Франка и ряда других физиков. В частности, квантовая теория этого излучения была разработана В.Л. Гинзбургом. (В России многие физики этот эффект называют излучением Вавилова-Черенкова).

Подробные количественные исследования свойств нового излучения и понимание его природы позволили Павлу Алексеевичу высказать в 1937 г. идею о возможном применении нового эффекта для определения скоростей заряженных частиц. Это соображение послужило в дальнейшем основой для создания черенковских счетчиков, RICH-ей (Ring Imaging Cherenkov), черенковских спектрометров. Без этих приборов теперь невозможно себе представить экспериментальную физику высоких энергий. Применение черенковских детекторов в науке достигло таких масштабов, что, не боясь ошибиться, можно утверждать, что П.А. Черенков – сейчас один из наиболее цитируемых физиков мира. В 1946 г. за открытие, исследование и объяснение нового вида излучения С.И. Вавилов, П.А. Черенков, И.М. Франк и И.Е. Тамм были удостоены Сталинской премии первой степени (впоследствии переименованную в Государственную премию). Позже, в 1958 г., Павлу Алексеевичу Черенкову, Илье Михайловичу Франку и Игорю Евгеньевичу Тамму была присуждена Нобелевская премия по физике “за открытие и интерпретацию эффекта Черенкова”.

В годы Великой Отечественной войны Павел Алексеевич занимался разработкой прибора оборонного назначения, основанного на использовании некоторых методов ядерной физики.

В последующие годы научные интересы П.А. Черенкова были связаны с исследованиями космических лучей. Одним из результатов этих исследований явилось обнаружение многозарядных ионов в составе вторичной копоненты космического излучения.

Начиная с 1946 г. Павел Алексеевич участвовал в разработке и сооружении первых электронных ускорителей в лаборатории, которой руководил В.И. Векслер.

За участие в работах по созданию электронного синхротрона на энергию 250 МэВ Павлу Алексеевичу вместе с коллективом авторов была присуждена Сталинская премия второй степени (впоследствии переименованная в Государственную премию). В дальнейшем П.А. Черенков возглавил работы, связанные с усовершенствованием основных узлов синхротрона, в результате чего по своим параметрам ускоритель занял ведущее место в мире среди установок этого класса. Благодаря этому в Советском Союзе была создана современная по тому времени экспериментальная база для проведения исследований по физике электромфгнитных взаимодействий в области средних энергий.

С 1959 г. Павел Алексеевич руководил лабораторией фотомезонных процессов ФИАНа. Основным научным направлением лаборатории стало исследование электромагнитных взаимодействий элементарных частиц. За это время под руководством Павла Алексеевича был проведен ряд фундаментальных исследований, относящихся к изучению фотон-нуклонных взаимодействий. При энергиях до 250 МэВ был детально изучен также процесс фоторасщепления легчайших ядер.

Стремясь обновить экспериментальную базу лаборатории, Павел Алексеевич возглавил работы по проектированию и созданию в г. Троицке нового научного комплекса ФИАНа, включающего более мощный синхротрон, на этот раз на энергию 1,2 ГэВ, и современный для тех лет измерительно-регистрационный центр.

В конце 70-х гг. на новом ускорителе были получены первые физические результаты. В частности, впервые было экспериментально исследовано ондулярное излучение с орбиты циклического ускорителя электронов. В простых и убедительных опытах, столь характерных для П.А. Черенкова, измерялись спектральные, угловые и поляризационные характеристики излучения ондулятора, установленного в прямолинейном промежутке синхротрона.

Лаборатория П.А. Черенкова вела исследования электромагнитных процессов при высоких энергиях на ускорителях в ЦЕРНе, Гамбурге, Серпухове, Дубне. Важным этапом в проведении этих исследований явилось, в частности, создание в 1970 г. совместно с Институтом физики высоких энергий и Ереванским физическим институтом электронного пучка на серпуховском протонном ускорителе на 70 ГэВ.

Для Павла Алексеевича было характерно свойственное большинству крупнейших ученых стремление к постоянному творческому общению с научной молодежью. В 1948 – 1977 гг. он преподавал в МЭИ, МИФИ. Коллектив, руководимый П.А. Черенковым, широко известен мировой научной общественности.

Лауреат Нобелевской премии академик Павел Алексеевич Черенков был членом Национальной академии наук США и участвовал в Пагуошском движении, носил звание Героя Социалистического труда, был награжден тремя орденами Ленина, двумя орденами Красного Знамени, орденом “Знак Почета” и медалями СССР. Высокие заслуги П.А. Черенкова отмечены также орденами ряда зарубежных стран.

Павел Алексеевич Черенков умер 6 января 1990 г. от механической желтухи. Он покоится на Новодевичьем кладбище Москвы.