«Эврика» 1962. НЕИЗБЕЖНОСТЬ СТРАННОГО МИРА

 

 

Эффект Вавилова — Черенкова

 

 

 

Почему, заговорив о камере Вильсона, я молчу о диффузионной камере, люминесцентной, пузырьковой? Там частицы тоже оставляют видимые следы. У этих приборов, придуманных позже, есть свои громадные неоценимые преимущества.

 

Видимые следы оставляют частицы в толстослойных фотопленках. Этот способ начал разрабатывать в 30-х годах покойный ленинградский физик J1. Мысовский; другие довели его до высокого совершенства и сделали выдающиеся открытия, пользуясь этим методом. Как же обойтись в рассказе без фотопленок? Камера Вильсона, в сущности, уже история.

 

И вот я сижу в растерянности, не зная, о чем говорить и о чем молчать.

 

А тут еще счетчики заряженных частиц! Их десятки и сотни в ядерных лабораториях. Они участники всех свершений, всех замыслов, всех надежд исследователей первооснов материи. Почему я обмолвился о «Гейгере-Мюллере» только двумя словами — справедливо ли это?

 

И почему ничего не сказал о самом Гансе Гейгере? Он ведь был ближайшим помощником Резерфорда, его учеником и ассистентом, когда в 1911 году великий англичанин уверился в существовании атомного ядра.' Гейгер вел решающие опыты, задуманные учителем, и Резерфорд называл его «демоном счета альфа-частиц», восхищался его талантливостью, поражался неутомимостью («Гейгер работал, как раб»). Разве можно было умолчать о том, как во время первой мировой войны учитель и ученик, немец и англичанин, «кровавые враги», тайно переписывались через.друзей в нейтральных странах; как Гейгер помогал жить и работать пленным английским физикам — ученикам своего учителя и среди них — знаменитому Чэдвику, первооткрывателю нейтрона, тогда еще молодому исследователю! Подлый и самодовольный национализм был не властен над умами и душами больших людей науки. Почему же я об этом забыл рассказать, когда речь зашла о счетчике Ганса Гейгера?

 

Трудно жертвовать любыми- подробностями — и научны-» ми, и историческими, и просто человеческими.

 

Заговорив об этом незаменимом приборе исследователей, можно ли было не сказать, что есть в их распоряжении и другие, столь же важные, счетчики — сцинтилляционные, пропорциональные, черенковские... Вправе ли автор выбирать для своего рассказа только то, что ему заблагорассудится?*

 

И снова: упомянув сейчас о Черенкове, вправе ли я сразу идти дальше, не рассказав, как двадцать пять лет назад аспирант академика Вавилова неожиданно наткнулся на явление, которого прежде никто не замечал?

 

...Павел Черенков, будущий ученый, изучал свечение растворов урановых соединений под действием гамма-лучей. А открыл он при этом свечение совсем иного рода: оказалось, что и чистые жидкости, без малейших следов урана, тоже слабо светятся при гамма-облучении.

 

Увидеть новое — большая заслуга. А увидев, не пройти мимо, то есть действительно поверить в новизну открывшегося, — заслуга не меньшая.

 

Напротив — гораздо большая, чем может показаться в спешке науки! Не раз ученые объявляли новизну мнимой, приписывая неизвестное неизбежным случайностям и ошибкам опыта. А потом хватались за голову: «Да ведь мы же наблюдали это раньше!» Помню университетский рассказ о лаборанте, который получил выговор за неаккуратность, хотя в необъяснимых странностях целой серии оптических опытов был повинен вовсе не он, а неизвестное дотоле микроявление. Странности не были оценены по достоинству сразу... Дело случилось в Московском университете давно, в 20-х годах, но такие истории не стареют.

 

Так справедливо ли было бы из-за одного того, что это «подробности», не рассказать, как академик Сергей Иванович Вавилов в 1934 году немедленно и сполна оценил новизну открытого его учеником явления; как учитель тотчас сказал, что это не гамма-кванты, а электроны — виновники нового свечения; как для объяснения черенковского эффекта объединили свои усилия ученые двух школ советских физиков: ленинградской — академика Вавилова и московской — академика Мандельштама; как через три года И. М. Франк и И. Е. Тамм дали законченную теорию излучения электрона, летящего через вещество со сверхсветовою скоростью; как потом Черенков принялся &а новые опыты и подтвердил все выводы этой теории; как совместный труд наших исследователей обогатил мировую физику новыми знаниями и новым способом определения скоростей и масс заряженных частиц высоких энергий; как в конце концов четвертьвековая история этого открытия завершилась в 1958 году присуждением Нобелевской премии нашим ученым, среди которых, к сожалению, уже не было академика Сергея Ивановича Вавилова.

 

При гамма-облучении на жидкость падает град очень энергичных фотонов. Они заставляют осыпаться колосья- атомы и снабжают выбитые зерна-электроны огромной скоростью. Эти электроны летят сквозь жидкость, как заряженные релятивистские частицы сквозь камеру Вильсона. Но вообще-то совершенно безразлично, каково происхождение быстрых электронов. Как в туманную камеру, заряженные частицы высоких энергий могут врываться в жидкость или другую-среду извне, а не возникать в ней самой. Наконец 'совсем не обязательно', чтобы это были электроны. Тут все дело только в том, чтобы частицы были заряжены и обладали сверхсветовою скоростью для среды, сквозь которую лежит их путь. Это могут быть дубенские протоны, космические частицы, осколки атомных ядер — что угодно.

 

В популярных рассказах об эффекте Вавилова — Черенкова механизм излучения этих сверхсветовых заряженных частиц объясняется обычно так.

 

Их электрическое поле работает в пути fro знакомому нам образцу: оно обдает своим «жаром» встречные атомы и молекулы вещества, пытаясь создать ионы. Но у поля не всегда хватает на это сил и времени — летит «сверхрелятивист- ская»' частица! Часто в задетых атомах электроны только смещаются относительно ядер — не отрываются совсем, а лишь смещаются из нормального устойчивого положения в неустойчивое.

Иными словами, электрическое поле летящей частицы одни атомы ионизирует, а другие только возбуждает: выводит из состояния равновесия.

 

Но вот стремительная частица миновала атом, истратив на возбуждение электронов немножко своей энергии, ее поле ушло вперед, чтобы дальше работать. А что тем временем произошло с задетыми атомами? Едва частица показала им свою спину, как возбужденные электроны поспешили вернуться в прежнее — устойчивое — положение. Нечаянно приобретенную энергию они теперь отдают: она излучается в виде порций электромагнитных волн. А так как энергия эта была сравнительно небольшой — поле ведь сумело лишь возбудить атомы, — порции получаются тоже сравнительно небольшие, как раз такие, какими являются фотоны видимого света.

 

А виновница происшедшего — сверхбыстрая частица — уже далеко от места рождения световых волн: она летит сквозь вещество быстрее, чем это делает свет. Электромагнитные волны от нее отстают и потому образуют позади расходящийся световой конус. Так за торпедным йатером возникает на море расходящийся конус отстающих волн. Но волны на море расползаются медленно — их можно долго наблюдать. А световой черенковский шлейф за мгновенно пролетевшей частицей исчезает тотчас — он наблюдается, как короткая вспышка, как лаконичный сигнал: «Частица пролетела!»

 

Все понятно.

 

 

К содержанию книги: Научно-художественная книга о физике и физиках

 

 Смотрите также:

  

Физика. энциклопедия по физике

Книга содержит сведения о жизни и деятельности ученых, внесших значительный вклад в развитие науки.
О физике

заниматься физикой как наукой или физикой, которая...

Эта книга адресована всем, кто интересуется физикой. В наше время знание основ физики необходимо каждому, чтобы иметь правильное представление об окружающем мире

Энциклопедический словарь

И старшего. Школьного возраста. 2-е издание исправленное и дополненное. В этой книге  Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках

 

И. Г. Бехер. книга Бехера Подземная физика

В 1667 г. появилась книга И. Бехера «Подземная физика», в которой нашли отражение идеи автора о составных первоначалах сложных тел.

 

Последние добавления:

 

Право в медицине      Рыбаков. Русская история     Криминалист   ГПК РФ